DE202010001918U1

DE202010001918U1 - Organoblechstrukturbauteil

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Publication number: DE202010001918U1
Application number: DE202010001918U
Authority: DE
Original assignee: Lanxess Deutschland GmbH
Current assignee: Lanxess Deutschland GmbH
Priority date: 2009-07-25
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-06-27
Anticipated expiration: 2020-02-06
Also published as: DE102009034767A1; KR20110010680A; BRPI1002420A2; CN101966773A; US20110020572A1

Abstract

Organoblechstrukturbauteil aus Polymer umspritztem Organoblech, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägersubstanz Polymer-Formmassen enthaltend A) 99,99 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teile Thermoplast und B) 0,01 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-Teile eines Fließverbesserers der Reihe B1), B2), B3) oder B4) einsetzt und B1) für ein Copolymerisat aus mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem α-Olefin, mit mindestens einem Methacrylsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise eines aliphatischen Alkohols mit 3–50 Kohlenstoffatomen dessen MFI 100 g/10 min nicht unterschreitet, wobei der MFI (Melt Flow Index) bei 190°C und einem Prüfgewicht von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wird, steht, B2) für ein hoch- oder hyperverzweigtes Polycarbonat mit einer OH-Zahl von 1 bis 600 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2), steht, B3) für einen hoch- oder hyperverzweigten Polyester des Typs AxBy mit x...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Organoblechstrukturbauteile in Hybridbauweise aus einem Organoblech, das mittels Thermoplasten verstärkt wird und für die Übertragung von hohen mechanischen Belastungen geeignet ist, wobei dem Thermoplasten besondere Fließhilfsmittel zugegeben werden um dessen physikalische Eigenschaften zu verbessern.
Derartige Organoblechstrukturbauteile finden in entsprechender Gestaltung Verwendung für Schiffsteile, Flugzeugteile, Fahrzeugteile, in tragenden Elementen von Büromaschinen, Haushaltsmaschinen oder anderen Maschinen oder in Konstruktionselementen für Dekorationszwecke oder dergleichen.
DE 20 2006 019 341 U1 offenbart Organoblechstrukturbauteile mit einem strukturversteifenden Kunststoffeinleger der mit einem thermoplastischen Material derart hinterspritzt bzw. zumindest teilweise umspritzt ist, dass der Kunststoffeinleger und das thermoplastische Material eine stoffschlüssige Verbindung eingehen.
Organoblechstrukturbauteile sind in vielen Bereichen einsetzbar. So werden sie insbesondere im Kraftfahrzeugbau eingesetzt, da ohne Verlust an notwendiger Verwindungssteifigkeit Strukturbauteile in Leichtbauweise bereitgestellt werden können, die eine weitere Gewichtsreduzierung im Vergleich zum Einsatz von Metall gestatten. Durch den Verzicht auf Stahleinlagen wird zudem die Korrosionsgefahr eliminiert und als Folge dessen bleibt die Oberfläche von Organoblechen nach dem Spritzguss frei von Beschädigungen durch Korrosion.
Wesentlicher Aspekt der Organoblechstrukturbauteile ist die Tatsache, dass der strukturversteifende Kunststoffeinleger und das thermoplastische Material eine stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen. Die Einstellung der stoffschlüssigen Verbindung erfolgt über die Prozessparameter, insbesondere Massetemperatur und Werkzeugtemperatur sowie Druck. Als weiterer Prozessparameter ist die Dicke des Einlegeteils, also der Kunststoffplatte bzw. des Organoblechs, zu nennen. Die notwendige bzw. gewünschte Verwindungssteifigkeit wird durch die Formgebung des Strukturbauteils, die Form der Hinterspritzung bzw. Umspritzung, beispielsweise mit Verstärkungsrippen, und/oder die Materialdicken, die über die Länge des Strukturbauteils auch variieren können, eingestellt.
Die zum Einsatz kommenden Materialien, nämlich der strukturversteifende Kunststoffeinleger/das Organoblech und das thermoplastische Material gehen ohne Einsatz von Fügemitteln, Haftvermittlern oder konstruktiver Verknüpfungspunkte eine stoffschlüssige Verbindung miteinander ein. Die stoffschlüssige Verbindung beruht u. a. auf dem identischen Hinterspritz- bzw. Matrixmaterial des Verstärkungseinlegers/des Organoblechs. Zum Hinterspritzen bzw. Umspritzen und für die Matrixmaterialien des Kunststoffeinlegers/des Organoblechs kommen sämtliche thermoplastischen Materialien in Betracht.
Weitere Einsatzbereiche von Organoblechstrukturbauteilen sind überall dort, wo möglichst leichte, aber tragfähige Strukturen benötigt werden. Dies sind neben dem Automobilbau (Heckklappen, Dachmodule, Türmodule, Montageträger, Frontend- und Heckendgestaltungen, Armaturenträger usw.) der Flugzeugbau, der Nutzfahrzeugbau und Dinge des täglichen Bedarfs, wie bspw. Kinderwagen, Skistiefel, Skateboard, Sportschuhe und dergleichen.
Nachteilig an den Organoblechstrukturbauteilen des Standes der Technik ist jedoch die Tatsache, dass es beim flächigen Überspritzen des Kunststoffeinlegers/des Organoblechs in diesem zu Faserversatz kommen kann. Zudem ist eine verbesserte Haftung des zu verspritzenden thermoplastischen Materials am Kunststoffeinleger nicht immer gewährleistet, insbesondere dann, wenn der Kunststoffeinleger/das Organoblech eine hohe Blechdicke aufweist oder der zu verspritzende Thermoplast einen hohen Anteil an Füllstoffen, insbesondere Glasfasern aufweist.
Ein hoher Anteil an Füllstoffen im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet 45 bis 90 Gew.-% Füllstoff, bevorzugt 50–80 Gew.-% Füllstoff, besonders bevorzugt 60–75 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf 100 Gew.-% zu verspritzendem Thermoplasten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb darin, Organoblechstukturbauteile zur Verfügung zu stellen, deren Kunststoffeinleger/Organoblech hinsichtlich einer weiteren Gewichtsreduzierung dünner ausgelegt werden kann, ohne dass es beim Spritzgießvorgang in den dünnen Einlegern zu Faserversatz kommt und nach Möglichkeit zusätzlich eine verbesserte Haftung des zu verpritzenden Thermoplasten am Kunststoffeinleger/am Organoblech erzielt wird.
Die Lösung der Aufgabe und somit Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Organoblechstrukturbauteile aus Polymer umspritztem Organoblech, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägersubstanz Polymer-Formmassen enthaltend

A) 99,99 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teile Thermoplast und
B) 0,01 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-Teile eines Fließverbesserers eingesetzt werden und als Fließverbesserer wenigstens eine Komponente der Reihe B1), B2), B3) oder B4) eingesetzt wird, worin
B1) für ein Copolymerisat aus mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem α-Olefin, mit mindestens einem Methacryslsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise eines aliphatischen Alkohols mit 1–30 Kohlenstoffatomen, dessen MFI 100 g/10 min nicht unterschreitet, wobei der MFI (Melt Flow Index) bei 190°C und einem Prüfgewicht von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wird, steht,
B2) für ein hoch- oder hyperverzweigtes Polycarbonat mit einer OH-Zahl von 1 bis 600 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2) steht,
B3) für einen hoch- oder hyperverzweigten Polyester des Typs A_xB_y mit x mindestens 1,1 und y mindestens 2,1 steht und
B4) für einen Polyalkylenglykolester (PAGE) mit niedrigem Molekulargewicht der allgemeinen Formel (I) R-COO-(Z-O)_n-OC-R (I) steht, worin R für eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, Z für eine verzweigte oder geradkettige C₂ bis C₁₅ Alkylengruppe steht und n für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht, oder dass unabhängig vom Einsatz einer Komponente B) als Thermoplasten Polyamide mit makromolekularen Ketten mit sternförmiger Struktur und linearen makromolekularen Ketten eingesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der feste Formschluss zwischen angespritztem Thermoplasten mit dem Organoblech zusätzlich über diskrete Verbindungsstellen, nämlich über Durchbrüche im Grundkörper, durch welche der Thermoplast hindurch und über die Fläche der Durchbrüche hinausreicht, erfolgen, wodurch der ohnehin feste Formschluss zusätzlich verstärkt wird.
Zur Klarstellung sei angemerkt, dass vom Rahmen der Erfindung alle aufgeführten, allgemeinen oder in Vorzugsbereichen genannten Definitionen und Parametern in beliebigen Kombinationen umfasst sind.
Die für das erfindungsgemäße Organoblechstrukturbauteil einzusetzenden Organobleche sind Stand der Technik. Als Organoblech wird ein zunächst plattenförmiges Halbzeug aus faserverstärktem, thermoplastischem Kunststoff verstanden. Beispielhaft werden erfindungsgemäß einzusetzende Organobleche sowie ein Verfahren zu deren Herstellung in DE 10 2006 013 684 A1 oder in DE 10 2004 060 009 A1 beschrieben.
Ein erfindungsgemäß einzusetzendes plattenförmiges Halbzeug/Organoblech besteht aus einer thermoplastischen Matrix, die durch ein Gewebe, Gelege oder ein unidirektionales Gewebe verstärkt ist.
Bevorzugte unidirektionale Gewebe bestehen aus Glas, bevorzugt Glasfasern, Carbon, Aramid oder einer Mischform dieser Bestandteile. In alternativen Ausführungsformen können aber auch Geflechte aus Metallen, bevorzugt aus Stahl, eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt werden Fasergewebe oder Faserfilze aus Glasfasern, Aramidfasern oder Kohlenstoff- bzw. Carbonfasern eingesetzt, die mit einer Matrix aus thermoplastischem Kunststoff umgeben sind.
Das Halbzeug/Organoblech ist mit diesem thermoplastischen Kunststoff vollständig imprägniert und konsolidiert, d. h. die Fasern sind bereits vollständig mit Kunststoff benetzt, es befindet sich keine Luft im Material und das Halbzeug wird lediglich durch Erwärmen und anschließendes Pressen in kurzen Zykluszeiten zu dreidimensionalen Bauteilen umgeformt. Während der Umformung durchläuft der Werkstoff keine chemische Umwandlung.
Das Fasergeflecht kann nur in einer Richtung orientiert oder in zwei Richtungen in beliebigem Winkel zueinander, bevorzugt rechtwinklig zueinander orientiert sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Fasergewebe (sehr) gerichtet (gestreckt), mit hohem Orientierungsgrad und mit einem hohen Faseranteil in die Kunststoffmatrix eingebettet.
Diese faserverstärkte Kunststoffmatrix erfüllt zusammen mit einer Trägersubstanz im Wesentlichen die mechanischen Eigenschaften und ist mit einer dünnen Funktionsschicht versehen, welche zusätzliche Funktionen, wie die Korrosions- bzw. Medienbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit, Lebensmittelechtheit, Trinkwassereignung bzw. Trinkwasserzulassung und dergleichen bereitstellt.
Vorzugsweise wird bei der Aufbringung der Funktionsschicht über eine Folie oder ein Organoblech die Folie oder das Organoblech zunächst durch Tiefziehen, beispielsweise mittels Luftdruck vorgeformt, um anschließend in einer Form, vorzugsweise Spritzgussform angeordnet zu werden, so dass auf einer Seite der vorgeformten Folie oder dem Organoblech, d. h. der Rückseite, die Trägersubstanz durch Gießen, insbesondere Spritzgießen aufgebracht werden kann.
Die Organobleche werden zum dreidimensionalen Umformen mittels Infrarotstrahlung erwärmt und z. B. mittels Diaphragmaverfahren oder mit Gummi- oder Metallwerkzeugen umgeformt.
Die Folie oder das Organoblech weist hierbei vorzugsweise eine Schichtdicke von einigen wenigen Zehntel Millimetern bis zu einem Millimeter auf.
Um die Haftung zwischen der Folie bzw. dem Organoblech einerseits und der Trägersubstanz andererseits zu verbessern, kann vor dem Hintergießen bzw. Hinterspritzen der Folie bzw. des Organoblechs eine Haftvermittlerschicht oder Primerschicht auf dem Organoblech oder auf der Folie, d. h. der Folienrückseite, aufgebracht werden. Ferner kann auch eine alternative oder zusätzliche Oberflächenbehandlung der Folie oder des Organoblechs erfolgen, wie beispielsweise eine Plasmabehandlung, eine Koronabehandlung oder dergleichen. Zur Verbesserung der Haftfestigkeit zwischen Funktionsschicht und Trägersubstanz kann die Grenzfläche entsprechend vorbereitet werden. Dafür ist es vorstellbar, dass die Folie oder das Organoblech an der Oberfläche auch ein Oberflächenmuster oder eine Oberflächenstruktur zur besseren Haftung der Trägersubstanz aufweisen kann, welche beispielsweise beim Formgebungsprozess eingebracht werden können. Als Trägersubstanz ist die erfindungsgemäß einzusetzende fließverbesserte Polymer-Formmasse zu verstehen.
Als Funktionswerkstoff kommen zur Herstellung des Organoblechs vernetzte Kunststoffe, Duroplaste, Schutzlacke, oder thermoplastische Kunststoffe in Frage, bevorzugt Polyamide, insbesondere aromatische Polyamide wie Polyphtalamid, Polysulfon PSU, Polyphenylensulfid PPS, Polyphthalamide (PPA), Poly(arylenethersulfone), wie PES, PPSU oder PEI, Polyester, wie Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polyetylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polyimide (PI). Weitere Ausführungsvarianten finden sich in DE 10 2006 013 684 A1 .
Derart herzustellende und erfindungsgemäß zu verwendende Organobleche weisen bevorzugt Stärken von 0,3 bis 6 mm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 3 mm auf.
Ein aus derartigen Organoblechen herzustellendes erfindungsgemäßes Organoblechstrukturbauteil kann als flächiges Halbzeug oder als geformtes Strukturbauteil, bspw. für den Karosserierohrbau aber auch für andere Anwendungen, in denen leichte, aber verwindungssteife Strukturen benötigt werden, vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist es eine schalenförmige Form auf.
Erfindungsgemäß kann die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem strukturversteifenden Kunststoffeinleger, also dem Organoblech und der fließverbesserten, thermoplastischen Trägersubstanz durch Hinterspritzen bzw. Umspritzen über das gesamte Bauteil oder auch nur abschnittsweise vorliegen. Für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Organoblechstrukturbauteils wird zunächst eine Kunststoffplatte/ein Organoblech bereitgestellt, die bzw. das ein Verstärkungsmaterial enthält, dessen Matrixmaterial aus Kunststoff besteht. Das Verstärkungsmaterial kann wie oben beschrieben bevorzugt Glasfaser sein. In einem nächsten Schritt wird die Kunststoffplatte hinterspritzt bzw. umspritzt und der Stoffschluss wird durch Einstellung der geeigneten Temperatur und/oder des geeigneten Drucks hergestellt. Zwischen diesen beiden Prozessschritten kann gegebenenfalls noch ein Schritt eingefügt werden, bei dem aus der Kunststoffplatte bzw. aus dem Organoblech ein Formteil erstellt wird. Alternativ können Formgebung und Umspritzung bzw. Hinterspritzung in einem Arbeitsgang erfolgen, indem die Kunststoffplatte bzw. das Organoblech mit Verstärkungsmaterial in eine Form eingelegt wird und die zum Umspritzen bzw. Hinterspritzen dienende fließverbesserte thermoplastische Trägersubstanz enthaltend die Komponenten A) und B) vor oder nach dem Formgebungsvorgang zugegeben wird.
Die Kombination aus Organoblech und fließverbesserten Polymer/Thermoplasten als Trägersubstanaz ermöglicht es, metallische Verstärkungen in Leichtbauteilen zu minimieren oder sogar vollständig zu substituieren. Aufgrund der erfindungsgemäßen stoffschlüssigen Verbindung zwischen den strukturversteifenden Kunststoffeinlegern/Organoblechen und der Trägersubstanz werden die mechanischen Eigenschaften und somit auch die Festigkeit des erzielten Strukturbauteils deutlich verbessert. Wie bereits angedeutet, besteht die Möglichkeit, den zu umspritzenden Kunststoffeinleger in einem Arbeitsgang in der Spritzgussform mitzuformen, was mit einem beträchtlichen Kostenvorteil verbunden ist, da das Erstellen eines Halbzeugs entfallen kann.
Durch die Reduzierung bzw. vollständige Substitution von Stahl ist die Korrosionsgefahr reduziert bzw. ausgeschlossen, und es wird eine weitere Gewichtsreduzierung des Leichtbauteils erzielt. Darüber hinaus ist bei einer völligen Substitution von Stahl das im Kraftfahrzeug verbaute Leichtbauteil unter der Altautoverordnung einfacher zu entsorgen. Der Kunststoffeinleger, also das Organoblech, ist bei der Formgebung im Rahmen der vorliegenden Erfindung Werkzeugschonender als Stahl.
Zudem wird überraschenderweise durch den erfindungsgemäßen Einsatz fließverbesserter Thermoplasten ein Faserversatz beim flächigen Überspritzen im Organoblech deutlich reduziert und eine verbesserte Haftung auch bei hohem Füllstoffanteil im zu verspritzenden Thermoplasten zwischen Organoblech und Trägersubstanz erzielt.
Ein Vorteil des Einsatzes fließverbesserter thermoplastischer Formmassen in Kombination mit Organoblechen ergibt sich an Punkten wo bewusst ein Faserversatz herbeigeführt werden soll, nämlich lokal an Bereichen wo die Schmelze durch das Organoblech hindurchdringen muss, z. B. an Anspritzpunkten, die auf der Gegenseite des Bauteiles liegen (müssen) oder auch an Stellen, die bewusst auf der Gegenseite im Werkzeug mit einer Kavität versehen sind um ein Durchströmen zu erzwingen um einen optimalen Verbund zum Organoblech zu erreichen.
Der Einsatz fließverbesserter thermoplastischer Formmassen in Kombination mit Organoblechen führt überraschenderweise zu einer verbesserten Haftung der Formmasse am Organoblech als im Vergleich zur Haftung an einem Stahlblech. Wie die experimentellen Arbeiten im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigten, kann die Schmelze der thermoplastischen Formmasse schneller in die Form und auf das Organoblech eingespritzt werden. Ihre Temperatur ist deshalb beim Auftreten auf das Organoblech höher als wenn man nicht-fließverbesserte Thermoplaste einsetzen würde. Der Fülldruck und etwas später auch der Nachdruck wird beim Auftreffen der Schmelze auf das Organoblech besser auf dieses übertragen und somit ein Verschmelzen mit der Organoblechoberfläche optimiert.
Bevorzugtes als Komponente A) einzusetzendes thermoplastisches Material in der Trägersubstanz sind teilkristalline thermoplastische Polymere (Thermoplaste) ausgewählt aus der Gruppe der Polyamide, vinylaromatischen Polymeren, ASA-, ABS-, SAN-Polymeren, POM, PPE, Polyarylenethersulfone, Polypropylen (PP) oder deren Elends. Besonders bevorzugt werden Polyamide, Polyester, Polypropylen und Polycarbonate oder Elends, enthaltend Polyamid, Polyester oder Polycarbonat als wesentlichen Bestandteil, eingesetzt.
Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt als Komponente A) einzusetzende Polyamide sind teilkristalline Polyamide, die ausgehend von Diaminen und Dicarbonsäuren und/oder Lactamen mit wenigstens 5 Ringgliedern oder entsprechenden Aminosäuren hergestellt werden können. Als Edukte kommen dafür aliphatische und/oder aromatische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethyladipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, aliphatische und/oder aromatische Diamine wie z. B. Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, 1,9-Nonandiamin, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin, die isomeren Diamino-dicyclo-hexylmethane, Diaminodicyclohexylpropane, Bis-aminomethyl-cyclohexan, Phenylendiamine, Xylylendiamine, Aminocarbonsäuren wie z. B. Aminocapronsäure, bzw. die entsprechenden Lactame in Betracht. Copolyamide aus mehreren der genannten Monomeren sind eingeschlossen.
Erfindungsgemäß bevorzugte Polyamide werden aus Caprolactamen, ganz besonders bevorzugt aus ε-Caprolactam sowie die meisten auf PA6, PA66 und auf anderen aliphatischen und/oder aromatischen Polyamiden bzw. Copolyamiden basierenden Compounds, bei denen auf eine Polyamidgruppe in der Polymerkette 3 bis 11 Methylengruppen kommen, hergestellt.
Erfindungsgemäß als Komponente A) einzusetzende teilkristalline Polyamide können auch im Gemisch mit anderen Polyamiden und/oder weiteren Polymeren eingesetzt werden.
Den Polyamiden können übliche Additive wie z. B. Entformngsmittel, Stabilisatoren und/oder Fließhilfsmittel in der Schmelze zugemischt oder auf deren Oberfläche aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Polyamide die makromolekulare Ketten mit sternförmiger Struktur und lineare makromolekulare Ketten umfassen eingesetzt. Der Einsatz dieser allein aufgrund ihrer Struktur fließverbesserten Polyamide kann in einer alternativ bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unabhängig vom Einsatz der Komponente B) erfolgen. Man erhält diese aufgrund ihrer Struktur fließverbesserten Polyamide indem man gemäß DE 699 09 629 T2 , ( US 6 525 166 B1 ) ein Gemisch von Monomeren polymerisiert, das wenigstens

a) Monomere der allgemeinen Formel (II) R₁-(-D-Z)_m,
b) Monomere der allgemeinen Formeln (IIIa) X-R₂-Y und (IIIb) R₂-NH-C=O,
c) Monomere der allgemeinen Formel (IV) Z-R₃-Z umfasst, worin R ein linearer oder cyclischer, aromatischer oder aliphatischer Kohlenstoffrest ist, der wenigstens zwei Kohlenstoffatome umfasst und Heteroatome umfassen kann, D eine kovalente Bindung oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, Z einen primären Aminrest oder eine Carboxylruppe darstellt, R₂ und R₃ die gleich oder verschieden sind, aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische, substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffreste darstellen, die 2 bis 20 Kohlenstoffatome umfassen und Heteroatome umfassen können und Y ein primärer Aminrest ist, wenn X ein Carbonylrest darstellt, oder Y ein Carbonylrest ist, wenn X einen primären Aminrest darstellt, wobei m eine ganze Zahl zwischen 3 und 8 ist.

Die molare Konzentration der Monomere der Formel (II) im Monomerengemisch liegt bevorzugt zwischen 0,1% und 2%, diejenige der Monomere der Formel (IV) liegt bevorzugt zwischen 0,1% und 2%, wobei die Ergänzung auf 100% den Monomeren der allgemeinen Formeln (IIIa) und (IIIb) entspricht.
Erfindungsgemäß ebenfalls als insbesondere bevorzugte Komponente A) einzusetzende Polyester sind Polyester auf Basis von aromatischen Dicarbonsäuren und einer aliphatischen oder aromatischen Dihydroxyverbindung.
Eine erste Gruppe bevorzugter Polyester sind Polyalkylenterephthalate, insbesondere solche mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkoholteil.
Derartige Polyalkylenterephthalate sind in der Literatur beschrieben. Sie enthalten einen aromatischen Ring in der Hauptkette, der von der aromatischen Dicarbonsäure stammt. Der aromatische Ring kann auch substituiert sein, z. B. durch Halogen wie Chlor und Brom oder durch C₁-C₄-Alkylgruppen wie Methyl, Ethyl-, i- bzw. n-Propyl- und n-, i- bzw. t-Butylgruppen.
Diese Polyalkylenterephthalate können durch Umsetzung von aromatischen Dicarbonsäuren, deren Estern oder anderen esterbildenden Derivaten mit aliphatischen Dihydroxyverbindungen in bekannter Weise hergestellt werden.
Als bevorzugte Dicarbonsäuren sind 2,6-Naphthalindicarbonsäure, Terephthalsäure und Isophthalsäure oder deren Mischungen zu nennen. Bis zu 30 mol.-%, vorzugsweise nicht mehr als 10 mol.-% der aromatischen Dicarbonsäuren können durch aliphatische oder cycloaliphatische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäuren und Cyclohexandicarbonsäuren ersetzt werden.
Von den aliphatischen Dihydroxyverbindungen werden Diole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butadiol, 1,6-Hexandiol, 1,4-Hexandiol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol und Neopentylglykol oder deren Mischungen bevorzugt.
Als insbesondere besonders bevorzugt einzusetzende Polyester der Komponente A) sind Polyalkylenterephthalate, die sich von Alkandiolen mit 2 bis 6 C-Atomen ableiten, zu nennen. Von diesen werden insbesondere Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat und Polybutylenterephthalat oder deren Mischungen bevorzugt. Weiterhin bevorzugt sind PET und/oder PBT, welche bis zu 1 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 0,75 Gew.-% 1,6-Hexandiol und/oder 2-Methyl-1,5-pentandiol als weitere Monomereinheiten enthalten.
Die Viskositätszahl der erfindungsgemäß als Komponente A) bevorzugt einzusetzenden Polyester liegt im Allgemeinen im Bereich von 50 bis 220, vorzugsweise von 8 bis 160 (gemessen in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in einem Phenol/o-Dichlorbenzolgemisch (Gew.-Verh. 1:1 bei 25°C) gemäß ISO 1628.
Insbesondere bevorzugt sind Polyester, deren Carboxyl-Endgruppengehalt bis zu 100 mval/kg, bevorzugt bis zu 50 mval/kg und insbesondere bevorzugt bis zu 40 mval/kg Polyester beträgt. Derartige Polyester können beispielsweise nach dem Verfahren der DE-A 44 01 055 hergestellt werden. Der Carboxyl-Endgruppengehalt wird üblicherweise durch Titrationsverfahren (z. B. Potentiometrie) bestimmt.
Im Falle des Einsatzes von Polyestermischungen als Komponente A) enthalten die Formmassen eine Mischung aus Polyester, welche verschieden von PBT sind, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET). Der Anteil z. B. des Polyethylenterephthalates beträgt vorzugsweise in der Mischung bis zu 50 Gew.-%, insbesondere 10 bis 35 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% A).
Weiterhin ist es vorteilhaft Rezyklate wie beispielsweise PA-Rezyklate oder PET-Rezyklate (auch scrap-PET genannt) gegebenenfalls in Mischung mit Polyalkylenterephthalaten wie PBT als Komponente A) in den fließverbesserten Formmassen einzusetzen.
Unter Rezyklaten versteht man im Allgemeinen:

1) sogenannte Post Industrial Rezyklate: hierbei handelt es sich um Produktionsabfälle bei der Polykondensation oder bei der Verarbeitung anfallende Angüsse bei der Spritzgussverarbeitung, Anfahrware bei der Spritzgussverarbeitung oder Extrusion oder Randabschnitte von extrudierten Platten oder Folien.
2) Post Consumer Rezyklate: hierbei handelt es sich um Kunststoffartikel, die nach der Nutzung durch den Endverbraucher gesammelt und aufbereitet werden. Der mengenmäßig bei weitem dominierende Artikel sind blasgeformte PET Flaschen für Mineralwasser, Softdrinks und Säfte.

Beide Arten von Rezyklat können entweder als Mahlgut oder in Form von Granulat vorliegen. Im letzteren Fall werden die Rohrezyklate nach der Auftrennung und Reinigung in einem Extruder aufgeschmolzen und granuliert. Hierdurch wird meist das Handling, die Rieselfähigkeit und die Dosierbarkeit für weitere Verarbeitungsschritte erleichtert.
Sowohl granulierte als auch als Mahlgut vorliegende Rezyklate können zum Einsatz kommen, wobei die maximale Kantenlänge 10 mm, vorzugsweise kleiner 8 mm betragen sollte.
Aufgrund der hydrolytischen Spaltung von Polyestern bei der Verarbeitung (durch Feuchtigkeitsspuren) empfiehlt es sich, das Rezyklat vorzutrocknen. Der Restfeuchtegehalt nach der Trocknung beträgt vorzugsweise < 0,2%, insbesondere < 0,05%.
Als weitere Gruppe für die Komponente A) bevorzugt einzusetzende Polyester sind voll aromatische Polyester zu nennen, die sich von aromatischen Dicarbonsäuren und aromatischen Dihydroxyverbindungen ableiten.
Als aromatische Dicarbonsäuren eignen sich die bereits bei den Polyalkylenterephthalaten beschriebenen Verbindungen. Bevorzugt werden Mischungen aus 5 bis 100 mol.-% Isophthalsäure und 0 bis 95 mol.-% Terephthalsäure, insbesondere Mischungen von etwa 80% Terephthalsäure mit 20% Isophthalsäure bis etwa äquivalente Mischungen dieser beiden Säuren verwendet.
Die aromatischen Dihydroxyverbindungen haben vorzugsweise die allgemeine Formel (V)
in der
Z eine Alkylen- oder Cycloalkylengruppe mit bis zu 8 C-Atomen, eine Arylengruppe mit bis zu 12 C-Atomen, eine Carbonylgruppe, eine Sulfonylgruppe, ein Sauerstoff- oder Schwefelatom oder eine chemische Bindung darstellt und in der
m den Wert 0 bis 2 hat.
Die Verbindungen können an den Phenylengruppen auch C₁-C₆-Alkyl- oder Alkoxygruppen und Fluor, Chlor oder Brom als Substituenten tragen.
Als Stammkörper dieser Verbindungen seien beispielsweise Dihydroxydiphenyl, Di-(hydroxyphenyl)alkan, Di-(hydroxyphenyl)cycloalkan, Di-(hydroxyphenyl)sulfid, Di-(hydroxyphenyl)ether, Di-(hydroxyphenyl)keton, Di-(hydroxyphenyl)sulfoxid, α,α'-Di-(hydroxyphenyl)-dialkylbenzol, Di-(hydroxyphenyl)sulfon, Di-(hydroxybenzol)benzol, Resorcin oder Hydrochinon sowie deren kernalkylierte oder kernhalogenierte Derivate genannt.
Von diesen werden 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,4-Di-(4'-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, α,α'-Di-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol, 2,2-Di-(3'-methyl-4'-hydroxyphenyl)propan und 2,2-Di-(3'-chlor-4'-hydroxyphenyl)propan, sowie insbesondere 2,2-Di-(4'-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Di-(3',5-dichlordihydroxyphenyl)propan, 1,1-Di-(4'-hydroxyphenyl)cyclohexan, 3,4'-Dihydroxybenzophenon, 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon oder 2,2-Di(3',5'-dimethyl-4'-hydroxyphenyl)propan oder deren Mischungen bevorzugt.
Selbstverständlich kann man auch Mischungen von Polyalkylenterephthalaten und vollaromatischen Polyestern einsetzten. Diese enthalten im Allgemeinen 20 bis 98 Gew.-% des Polyalkylenterephthalates und 2 bis 80 Gew.-% des vollaromatischen Polyesters.
Selbstverständlich können auch Polyesterblockcopolymere wie Copolyetherester verwendet werden. Derartige Produkte sind bekannt und in der Literatur, z. B. in der US-A 3 651 014 , beschrieben. Auch im Handel sind entsprechende Produkte erhältlich, z. B. Hytrel^® (DuPont).
Als Polyester und somit ebenfalls als Komponente A) bevorzugt einzusetzende Materialien sollen erfindungsgemäß auch halogenfreie Polycarbonate verstanden werden. Geeignete halogenfreie Polcarbonate sind beispielsweise solche auf Basis von Diphenolen der allgemeinen Formel (VI)
worin
Q eine Einfachbindung, eine C₁- bis C₈-Alkylen-, eine C₂- bis C₃-Alkyliden-, eine C₃- bis C₆-Cycloalkylidengruppe, eine C₆- bis C₁₂-Arylengruppe sowie -O-, -S- oder -SO₂- bedeutet und m eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist.
Die Diphenole können an den Phenylenresten auch Substituenten wie C₁- bis C₆-Alkyl oder C₁- bis C₆-Alkoxy haben.
Bevorzugte Diphenole der Formel (VI) sind Hydrochinon, Resorcin, 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan. Besonders bevorzugt sind 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, sowie 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate sind als Komponente A) geeignet, bevorzugt sind neben dem Bisphenol A-Homopolymerisat die Copolycarbonate von Bisphenol A.
Die geeigneten Polycarbonate können in bekannter Weise verzweigt sein, und zwar vorzugsweise durch den Einbau von 0,05 bis 2,0 mol.-%, bezogen auf die Summe der eingesetzten Diphenole, an mindestens trifunktionellen Verbindungen, beispielsweise solchen mit drei oder mehr als drei phenolischen OH-Gruppen.
Als besonders geeignet haben sich Polycarbonate erwiesen, die relative Viskositäten η_rel von 1,10 bis 1,50, insbesondere von 1,25 bis 1,40 aufweisen. Dies entspricht mittleren Molekulargewichten M_w (Gewichtsmittelwert) von 10 000 bis 200 000, vorzugsweise von 20 000 bis 80 000 g/mol.
Die oben genannten Diphenole der Formel (VI) sind allgemein bekannt oder nach bekannten Verfahren herstellbar.
Die Herstellung der Polycarbonate kann beispielsweise durch Umsetzung der Diphenole mit Phosgen nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder mit Phosgen nach dem Verfahren in homogener Phase (dem sogenannten Pyridinverfahren) erfolgen, wobei das jeweils einzustellende Molekulargewicht in bekannter Weise durch eine entsprechende Menge an bekannten Kettenabbrechern erzielt wird. (Bezüglich polydiorganosiloxanhaltiger Polycarbonate siehe beispielsweise DE-OS 33 34 782 ).
Geeignete Kettenabbrecher sind beispielsweise Phenol, p-t-Butylphenol aber auch langkettige Alkylphenole wie 4-(1,3-Tetramethyl-butyl)-phenol, gemäß DE-OS 28 42 005 oder Monoalkylphenole oder Dialkylphenole mit insgesamt 8 bis 20 C-Atomen in den Alkylsubstituenten gemäß DE-A 35 06 472 , wie p-Nonylphenyl, 3,5-Di-t-Butylphenol, p-t-Octylphenol, p-Dodecylphenol, 2-(3,5-Dimethyl-heptyl)-phenol und 4-(3,5-Dimethylheptyl)-phenol.
Halogenfreie Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Polycarbonate aus halogenfreien Diphenolen, halogenfreien Kettenabbrechern und gegebenenfalls halogenfreien Verzweigern aufgebaut sind, wobei der Gehalt an untergeordneten ppm-Mengen an verseifbarem Chlor, resultierend beispielsweise aus der Herstellung der Polycarbonate mit Phosgen nach dem Phasengrenzflächenverfahren, nicht als halogenhaltig im Sinne der Erfindung anzusehen ist. Derartige Polycarbonate mit ppm-Gehalten an verseifbarem Chlor sind halgoenfreie Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Als weitere bevorzugt geeignete Komponente A) seien amorphe Polyestercarbonate genannt, wobei Phosgen gegen aromatische Dicarbonsäureeinheiten wie Isopshthalsäure und/oder Terephthalsäureeinheiten, bei der Herstellung ersetzt wurde. Für nähere Einzelheiten sei an dieser Stelle auf die EP-A 711 810 verwiesen.
Weitere geeignete Copolycarbonate mit Cycloalkylresten als Monomereinheiten sind in der EP-A 365 916 beschrieben.
Weiterhin kann Bisphenol A durch Bisphenol TMC ersetzt werden. Derartige Polycarbonate sind unter dem Warenzeichen APEC HT^® der Firma Bayer MaterialScience AG erhältlich.
Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt ist jedoch der Einsatz der oben beschriebenen Polyamide oder Polyester als Komponente A).
Als Komponente B) können die erfindungsgemäß einzusetzenden Formmassen B1) Copolymerisate, bevorzugt statistische Copolymerisate aus mindestens einem Olefin, bevorzugt α-Olefin und mindestens einem Methacrylsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um statistische Copolymerisate aus mindestens einem Olefin, bevorzugt α-Olefin und mindestens einem Methacrylsäureester oder Acrylsäureester dessen MFI 100 g/10 min, vorzugsweise 150 g/10 min, besonders bevorzugt 300 g/10 min nicht unterschreitet, wobei der MFI (Melt Flow Index) im Rahmen der vorliegenden Erfindung einheitlich bei 190°C und einem Prüfgewicht von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wurde. Die Obergrenze des MFI liegt um 900 g/10 min.
In einer besonders bevorzugten Ausfühungsform besteht das Copolymerisat B1) zu weniger als 4 Gew.-%, besonders bevorzugt zu weniger als 1,5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zu 0 Gew.-% aus Monomerbausteinen, die weitere reaktive funktionelle Gruppen ausgewählt aus der Gruppe umfassend Epoxide, Oxetane, Anhydride, Imide, Aziridine, Furane, Säuren, Amine, Oxazoline enthalten.
Geeignete Olefine, bevorzugt α-Olefine, als Bestandteil der Copolymerisate B1) weisen bevorzugt zwischen 2 und 10 Kohlenstoff-Atomen auf und können unsubstituiert oder mit einer oder mehreren aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Gruppe(n) substituiert sein.
Bevorzugte Olefine sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ethen, Propen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen, 3-Methyl-1-penten. Besonders bevorzugte Olefine sind Ethen und Propen, ganz besonders bevorzugt ist Ethen.
Ebenfalls geeignet sind Mischungen der beschriebenen Olefine.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die weiteren reaktiven funktionellen Gruppen des Copolymerisates B1) ausgewählt aus der Gruppe umfassend Epoxide, Oxetane, Anhydride, Imide, Aziridine, Furane, Säuren, Amine, Oxazoline, ausschließlich über die Olefine in das Copolymer B1) eingebracht.
Der Gehalt des Olefins am Copolymerisat B1) liegt zwischen 50 und 90 Gew.-%, bevorzugt zwischen 55 und 75 Gew.-%.
Das Copolymerisat B1) wird weiterhin definiert durch den zweiten Bestandteil neben dem Olefin. Als zweiter Bestandteil sind Alkylester oder Arylalkylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure geeignet, deren Alkyl- oder Arylalkylgruppe aus 1–30 Kohlenstoffatomen gebildet wird. Die Alkyl- oder Arylalkylgruppe kann dabei linear oder verzweigt sein sowie cycloaliphatische oder aromatische Gruppen enthalten, daneben auch durch eine oder mehrere Ether- oder Thioetherfunktionen substituiert sein. Geeignete Methacrylsäureester oder Acrylsäureester in diesem Zusammenhang sind auch solche, die aus einer Alkoholkomponente synthetisiert wurden, die auf Oligoethylenglycol oder Oligopropylenglycol mit nur einer Hydroxylgruppe und maximal 30 C-Atomen basieren.
Beispielsweise kann die Alkylgruppe oder Arylalkylgruppe des Methacrylsäureesters oder Acrylsäureesters ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propy, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, sec-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 1-Heptyl, 3-Heptyl, 1-Octyl, 1-(2-Ethyl)-hexyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Dodecyl, 1-Lauryl oder 1-Octadecyl. Bevorzugt sind Alkylgruppem oder Arylalkylgruppen mit 6–20 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt sind insbesondere auch verzweigte Alkylgruppen, die im Vergleich zu linearen Alkylgruppen gleicher Anzahl an Kohlenstoffatomen zu einer niedrigeren Glasübergangs-Temperatur T_G führen.
Erfindungsgemäß bedeutet eine Arylgruppe ein Molekülteil mit einem aromatischen Grundgerüst, bevorzugt ein Phenylrest.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind Copolymerisate B1), bei denen das Olefin mit Acrylsäure-(2-ethyl)-hexylester copolymerisiert wird. Ebenfalls geeignet sind Mischungen der beschriebenen Acrylsäureester oder Methacrylsäurester.
Bevorzugt ist hierbei die Verwendung von mehr als 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 90 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt die Verwendung von 100 Gew.-% Acrylsäure-(2-ethyl)-hexylester bezogen auf die Gesamtmenge an Acrylsäureester und Methacrylsäureester in Copolymerisat B1).
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden die weiteren reaktiven funktionellen Gruppen ausgewählt aus der Gruppe umfassend Epoxide, Oxetane, Anhydride, Imide, Aziridine, Furane, Säuren, Amine, Oxazoline des Copolymerisates B1) ausschließlich über die Acrylsäureester oder Methacrylsäureester in das Copolymer B1) eingebracht.
Der Gehalt der Acrylsäureester oder Methacrylsäureester am Copolymerisat B1) liegt zwischen 10 und 50 Gew.-%, bevorzugt zwischen 25 und 45 Gew.-%.
Geeignete Copolymerisate B1) zeichnen sich neben der Zusammensetzung durch das niedrige Molekulargewicht aus und weisen einen MFI-Wert (Melt Flow Index) gemessen bei 190°C und einer Belastung von 2,16 kg von mindestens 100 g/10 min, bevorzugt von mindestens 150 g/10 min, besonders bevorzugt von mindestens 300 g/10 min auf. Die Obergrenze des MFI liegt um 900 g/10 min.
Insbesondere geeignete Copolymerisate als Komponente B1) sind ausgewählt aus der Gruppe der von der Firma Atofina unter dem Markennamen Lotryl^® EH angebotenen Materialien, die gewöhnlich als Schmelzkleber Verwendung finden.
Als Komponente B) können die erfindungsgemäßen Formmassen alternativ zu B1) 0,01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-% und insbesondere 0,7 bis 10 Gew.-% B2) mindestens eines hoch- oder hyperverzweigten Polycarbonates, mit einer OH-Zahl von 1 bis 600, vorzugsweise 10 bis 550 und insbesondere von 50 bis 550 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2) enthalten oder im Gemisch mit wenigstens einem der anderen Fließverbesserer B1), B3) oder B4) vorliegen.
Unter hyperverzweigten Polycarbonaten B2) werden im Rahmen dieser Erfindung unvernetzte Makromoleküle mit Hydroxyl- und Carbonatgruppen verstanden, die sowohl strukturell als auch molekular uneinheitlich sind. Sie können auf der einen Seite ausgehend von einem Zentralmolekül analog zu Dendrimeren, jedoch mit uneinheitlicher Kettenlänge der Äste aufgebaut sein. Sie können auf der anderen Seite auch linear, mit funktionellen Seitengruppen, aufgebaut sein oder aber, als Kombination der beiden Extreme, lineare und verzweigte Molekülteile aufweisen. Zur Definition von dendrimeren und hyperverzweigten Polymeren siehe auch P. J. Flory, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718 und H. Frey et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, No. 14, 2499.
Unter „hyperverzweigt” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Verzweigungsgrad (Degree of Branching, DB), das heißt die mittlere Anzahl dendritischer Verknüpfungen plus mittlere Anzahl der Endgruppen pro Molekül, 10 bis 99,9%, bevorzugt 20 bis 99%, besonders bevorzugt 20–95% beträgt.
Unter ”dendrimer” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Verzweigungsgrad 99,9–100% beträgt. Zur Definition des ”Degree of Branching” (Verzweigungsgrad) siehe H. Frey et al., Acta Polym. 1997, 48, 30.
Vorzugsweise weist die Komponente B2) ein Zahlenmittel des Molekulargewichtes Mn von 100 bis 15 000, vorzugsweise von 200 bis 12 000 und insbesondere von 500 bis 10 000 g/mol (GPC, Standard PMMA) auf.
Die Glasübergangstemperatur Tg beträgt insbesondere von –80°C bis 140, vorzugsweise von –60 bis 120°C (gemäß DSC, DIN 53765).
Insbesondere beträgt die Viskosität (mPas) bei 23°C (gemäß DIN 53019) von 50 bis 200 000, insbesondere von 100 bis 150 000 und ganz besonders bevorzugt von 200 bis 100 000.
Die Komponente B2) ist vorzugsweise erhältlich durch ein Verfahren, welches mindestens die folgenden Schritte umfasst:

a) Umsetzung mindestens eines organischen Carbonats (CA) der allgemeinen Formel RO[(CO)]_nOR mit mindestens einem aliphatischen, aliphatisch/aromatisch oder aromatischen Alkohol (AL), welcher mindestens 3 OH-Gruppen aufweist, unter Eliminierung von Alkoholen ROH zu einem oder mehreren Kondensationsprodukten (K), wobei es sich bei R jeweils unabhängig voreinander um einen geradkettigen oder verzweigten aliphatischen, aromatisch/aliphatisch oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen handelt, und wobei die Reste R auch unter Bildung eines Ringes miteinander verbunden sein können und n eine ganze Zahl zwischen 1 und 5 darstellt, oder
ab) Umsetzung von Phosgen, Diphosgen oder Triphosgen mit einem unter a) genannten Alkohol (AL) unter Chlorwasserstoffeliminierung, oder
b) intermolekulare Umsetzung der Kondensationsprodukte (K) zu einem hochfunktionellen, hoch- oder hyperverzweigten Polycarbonat, wobei das Mengenverhältnis der OH-Gruppen zu den Carbonaten im Reaktionsgemisch so gewählt wird, dass die Kondensationsprodukte (K) im Mittel entweder eine Carbonatgruppe und mehr als eine OH-Gruppe oder eine OH-Gruppe und mehr als eine Carbonatgruppe aufweisen.

Als Ausgangsmaterial kann Phosgen, Diphosgen oder Triphosgen eingesetzt werden, wobei organische Carbonate bevorzugt sind.
Bei den Resten R der als Ausgangsmaterial eingesetzten organischen Carbonate (CA) der allgemeinen Formel RO[(CO)]_nOR handelt es sich jeweils unabhängig voneinander um einen geradkettigen oder verzweigten aliphatischen, aromatisch/aliphatisch oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen. Die beiden Reste R können auch unter Bildung eines Ringes miteinander verbunden sein. Bevorzugt handelt es sich um einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest und besonders bevorzugt um einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 C-Atomen, oder um einen substituierten oder unsubstituierten Phenylrest.
n beträgt in der Formel RO[(CO)]_nOR vorzugsweise 1 bis 3, insbesondere 1. Insbesondere werden einfache Carbonate der Formel RO(CO)OR eingesetzt.
Dialkylcarbonate oder Diarylcarbonate können zum Beispiel hergestellt werden aus der Reaktion von aliphatischen, analiphatischen oder aromatischen Alkoholen, vorzugsweise Monoalkoholen mit Phosgen. Weiterhin können sie auch über oxidative Carbonylierung der Alkohole oder Phenole mittels CO in Gegenwart von Edelmetallen, Sauerstoff oder NOx hergestellt werden. Zu Herstellmethoden von Diaryl- oder Dialkylcarbonaten siehe auch "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 6th Edition, 2000 Electronic Release, Verlag Wiley-VCH.
Beispiele geeigneter Carbonate umfassen aliphatische, aromatisch/aliphatische oder aromatische Carbonate wie Ethylencarbonat, 1,2- oder 1,3-Propylencarbonat, Diphenylcarbonat, Ditolylcarbonat, Dixylylcarbonat, Dinaphthylcarbonat, Ethylphenylcarbonat, Dibenzylcarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dipropylcarbonat, Dibutylcarbonat, Diisobutylcarbonat, Dipentylcarbonat, Dihexylcarbonat, Dicyclohexylcarbonat, Diheptylcarbonat, Dioctylcarbonat, Didecylacarbonat oder Didodecylcarbonat.
Beispiele für Carbonate, bei denen n größer 1 ist, umfassen Dialkyldicarbonate, wie Di(-t-butyl)dicarbonat oder Dialkyltricarbonate wie Di(-t-butyltricarbonat).
Bevorzugt werden aliphatische Carbonate eingesetzt, insbesondere solche, bei denen die Reste 1 bis 5 C-Atome umfassen, wie zum Beispiel Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dipropylcarbonat, Dibutylcarbonat oder Diisobutylcarbonat.
Die organischen Carbonate werden mit mindestens einem aliphatischen Alkohol (AL), welcher mindestens 3 OH-Gruppen aufweist oder Gemischen zweier oder mehrerer verschiedener Alkohole umgesetzt.
Beispiele für Verbindungen mit mindestens drei OH-Gruppen umfassen Glycerin, Trimethylolmethan, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,2,4-Butantriol, Tris(hydroxymethyl)amin, Tris(hydroxyethyl)amin, Tris(hydroxypropyl)amin, Pentaerythrit, Diglycerin, Triglycerin, Polyglycerine, Bis(tri-methylolpropan), Tris(hydroxymethyl)isocyanurat, Tris(hydroxyethyl)isocyanurat, Phloroglucinol, Trihydroxytoluol, Trihydroxydimethylbenzol, Phloroglucide, Hexahydroxybenzol, 1,3,5-Benzoltrimethanol, 1,1,1-Tris(4'-hydroxyphenyl)methan, 1,1,1-Tris(4'-hydroxyphenyl)ethan, Bis(tri-methylolpropan) oder Zucker, wie zum Beispiel Glucose, tri- oder höherfunktionelle Polyetherole auf Basis tri- oder höherfunktioneller Alkohole und Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid, oder Polyesterole. Dabei sind Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,2,4-Butantriol, Pentaerythrit, sowie deren Polyetherole auf Basis von Ethylenoxid oder Propylenoxid besonders bevorzugt.
Diese mehrfunktionellen Alkohole können auch in Mischung mit difunktionellen Alkoholen (AL') eingesetzt werden, mit der Maßgabe, dass die mittlere OH-Funktionalität aller eingesetzten Alkohole zusammen größer als 2 ist. Beispiele geeigneter Verbindungen mit zwei OH-Gruppen umfassen Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2- und 1,3-Propandiol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Neopentylglykol, 1,2-, 1,3- und 1,4-Butandiol, 1,2-, 1,3- und 1,5-Pentandiol, Hexandiol, Cyclopentandiol, Cyclohexandiol, Cyclohexandimethanol, Bis(4-Hydroxycyclohexyl)methan, Bis(4-Hydroxycyclohexyl)ethan, 2,2-Bis(4-Hydroxycyclohexyl)propan, 1,1'-Bis(4-Hydroxyphenyl)-3,3-5-trimethylcyclohexan, Resorcin, Hydrochinon, 4,4'-Dihydroxyphenyl, Bis(4-Bis(hydroxyphenyl)sulfid, Bis(4-Hydroxyphenyl)sulfon, Bis(hydroxymethyl)-benzol, Bis(hydroxymethyl)toluol, Bis(p-hydroxyphenyl)methan, Bis(p-hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis(-hydroxyphenyl)propan, 1,1-Bis(p-hydroxyphenyl)cyclohexan, Dihydroxybenzophenon, difunktionelle Polyetherpolyole auf Basis Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder deren Gemische, Polytetrahydrofuran, Polycaprolacton oder Polyesterole auf Basis von Diolen und Dicarbonsäuren.
Die Diole dienen zur Feineinstellung der Eigenschaften des Polycarbonates. Falls difunktionelle Alkohole eingesetzt werden, wird das Verhältnis von difunktionellen Alkoholen (AL') zu den mindestens trifunktionellen Alkoholen (AL) vom Fachmann je nach den gewünschten Eigenschaften des Polycarbonates festgelegt. Im Regelfalle beträgt die Menge des oder der Alkohole (AL') 0 bis 39,9 mol.-% bezüglich der Gesamtmenge aller Alkohole (AL) und (AL') zusammen. Bevorzugt beträgt die Menge 0 bis 35 mol.-%, besonders bevorzugt 0 bis 25 mol.-% und ganz besonders bevorzugt 0 bis 10 mol.-%.
Die Reaktion von Phosgen, Diphosgen oder Triphosgen mit dem Alkohol oder Alkoholgemisch erfolgt in der Regel unter Eliminierung von Chlorwasserstoff, die Reaktion der Carbonate mit dem Alkohol oder Alkoholgemisch zum hochfunktionellen hochverzweigten Polycarbonat erfolgt unter Eliminierung des monofunktionellen Alkohols oder Phenols aus dem Carbonat-Molekül.
Die hochfunktionellen hochverzweigten Polycarbonate sind nach ihrer Herstellung, also ohne weitere Modifikation, mit Hydroxylgruppen und/oder mit Carbonatgruppen terminiert. Sie lösen sich gut in verschiedenen Lösemitteln, zum Beispiel in Wasser, Alkoholen wie Methanol, Ethanol, Butanol, Alkohol/Wasser-Mischungen, Aceton, 2-Butanon, Essigester, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Methoxyethylacetat, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, Ethylencarbonat oder Propylencarbonat.
Unter einem hochfunktionellen Polycarbonat ist im Rahmen dieser Erfindung ein Produkt zu verstehen, das neben den Carbonatgruppen, die das Polymergerüst bilden, end- oder seitenständig weiterhin mindestens drei, bevorzugt mindestens sechs, insbsondere bevorzugt mindestens zehn funktionelle Gruppen aufweist. Bei den funktionellen Gruppen handelt es sich um Carbonatgruppen und/oder um OH-Gruppen. Die Anzahl der end- oder seitenständigen funktionellen Gruppen ist prinzipiell nach oben nicht beschränkt, jedoch können Produkte mit sehr hoher Anzahl funktioneller Gruppen unerwünschte Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Viskosität oder schlechte Löslichkeit, aufweisen. Die hochfunktionellen Polycarbonate der vorliegenden Erfindung weisen zumeist nicht mehr als 500 end- oder seitenständige funktionelle Gruppen, bevorzugt nicht mehr als 100 end- oder seitenständige funktionelle Gruppen auf.
Bei der Herstellung der hochfunktionellen Polycarbonate B2) ist es notwendig, das Verhältnis von den OH-Gruppen enthaltenden Verbindungen zu Phosgen oder Carbonat so einzustellen, dass das resultierende einfachste Kondensationsprodukt (im weiteren Kondensationsprodukt (K) genannt) im Mittel entweder eine Carbonatgruppe oder Carbamoylgruppe und mehr als eine OH-Gruppe oder eine OH-Gruppe und mehr als eine Carbonatgruppe oder Carbamoylgruppe enthält. Die einfachste Struktur des Kondensationsproduktes (K) aus einem Carbonat (CA) und einem Di- oder Polyalkohol (B) ergibt dabei die Anordnung XYn oder YnX, wobei X eine Carbonatgruppe, Y eine Hydroxyl-Gruppe und n in der Regel eine Zahl zwischen 1 und 6, vorzugsweise zwischen 1 und 4, besonders bevorzugt zwischen 1 und 3 darstellt. Die reaktive Gruppe, die dabei als einzelne Gruppe resultiert, wird im folgenden generell ”fokale Gruppe” genannt.
Liegt beispielsweise bei der Herstellung des einfachsten Kondensationsproduktes (K) aus einem Carbonat und einem zweiwertigen Alkohol das Umsetzungsverhältnis bei 1:1, so resultiert im Mittel ein Molekül des Typs XY, veranschaulicht durch die allgemeine Formel (III).
Bei der Herstellung des Kondensationsproduktes (K) aus einem Carbonat und einem dreiwertigen Alkohol bei einem Umsetzungsverhältnis von 1:1 resultiert im Mittel ein Molekül des Typs XY₂, veranschaulicht durch die allgemeine Formel (IV). Fokale Gruppe ist hier eine Carbonatgruppe.
Bei der Herstellung des Kondensationsproduktes (K) aus einem Carbonat und einem vierwertigen Alkohol ebenfalls mit dem Umsetzungsverhältnis 1:1 resultiert im Mittel ein Molekül des Typs XY₃, veranschaulicht durch die allgemeine Formel (V). Fokale Gruppe ist hier eine Carbonatgruppe.
In den Formeln (III) bis (V) hat R die oben für die organischen Carbonate (CA) definierte Bedeutung und R¹ steht für einen aliphatischen oder aromatischen Rest.
Weiterhin kann die Herstellung des Kondensationsprodukts (K) zum Beispiel auch aus einem Carbonat und einem dreiwertigen Alkohol, veranschaulicht durch die allgemeine Formel (X), erfolgen, wobei das Umsetzungsverhältnis bei molar 2:1 liegt. Hier resultiert im Mittel ein Molekül des Typs X₂Y; fokale Gruppe ist hier eine OH-Gruppe. In der Formel (VI) haben R und R¹ die gleiche Bedeutung wie in den Formeln (III) bis (V).
Werden zu den Komponenten zusätzlich difunktionelle Verbindungen, z. B. ein Dicarbonat oder ein Diol gegeben, so bewirkt dies eine Verlängerung der Ketten, wie beispielsweise in der allgemeinen Formel (VII) veranschaulicht. Es resultiert wieder im Mittel ein Molekül des Typs XY₂; fokale Gruppe ist eine Carbonatgruppe.
In Formel (VII) bedeutet R² einen organischen, bevorzugt aliphatischen Rest, R und R₁ sind wie vorstehend beschrieben definiert.
Es können auch mehrere Kondensationsprodukte (K) zur Synthese eingesetzt werden. Hierbei können einerseits mehrere Alkohole beziehungsweise mehrere Carbonate eingesetzt werden. Weiterhin lassen sich durch die Wahl des Verhältnisses der eingesetzten Alkohole und der Carbonate bzw. der Phosgene Mischungen verschiedener Kondensationsprodukte unterschiedlicher Struktur erhalten. Dies sei am Beispiel der Umsetzung eines Carbonates mit einem dreiwertigen Alkohol beispielhaft erläutert. Setzt man die Edukte im Verhältnis 1:1 ein, wie in (IV) dargestellt, so erhält man ein Molekül XY₂. Setzt man die Edukte im Verhältnis 2:1 ein, wie in (VI) dargestellt, so erhält man ein Molekül X₂Y. Bei einem Verhältnis zwischen 1:1 und 2:1 erhält man eine Mischung von Molekülen XY₂ und X₂Y.
Die beispielhaft in den Formeln (III) bis (VII) beschriebenen einfachen Kondensationsprodukte (K) reagieren erfindungsgemäß bevorzugt intermolekular unter Bildung von hochfunktionellen Polykondensationsprodukten, im folgenden Polykondensationsprodukte (P) genannt. Die Umsetzung zum Kondensationsprodukt (K) und zum Polykondensationsprodukt (P) erfolgt üblicherweise bei einer Temperatur von 0 bis 250°C, bevorzugt bei 60 bis 160°C in Substanz oder in Lösung.
Dabei können allgemein alle Lösungsmittel verwendet werden, die gegenüber den jeweiligen Edukten inert sind. Bevorzugt verwendet werden organische Lösungsmittel, wie zum Beispiel Decan, Dodecan, Benzol, Toluol, Chlorbenzol, Xylol, Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder Solventnaphtha.
In einer Ausführungsform wird die Kondensationsreaktion in Substanz durchgeführt. Der bei der Reaktion freiwerdende monofunktionelle Alkohol ROH oder das Phenol, kann zur Beschleunigung der Reaktion destillativ, gegebenenfalls bei vermindertem Druck, aus dem Reaktionsgleichgewicht entfernt werden.
Falls Abdestillieren vorgesehen ist, ist es regelmäßig empfehlenswert, solche Carbonate einzusetzen, welche bei der Umsetzung Alkohole ROH mit einem Siedepunkt von weniger als 140°C freisetzen.
Zur Beschleunigung der Reaktion können auch Katalysatoren oder Katalysatorgemische zugegeben werden. Geeignete Katalysatoren sind Verbindungen, die Veresterungs- oder Umesterungsreaktionen katalysieren, zum Beispiel Alkalihydroxide, Alkalicarbonate, Alkalihydrogencarbonate, vorzugsweise des Natriums, Kaliums oder Cäsiums, tertiäre Amine, Guanidine, Ammoniumverbindungen, Phosphoniumverbindungen, Aluminium-, Zinn-, Zink, Titan-, Zirkon- oder Wismut-organische Verbindungen, weiterhin sogenannte Doppelmetallcyanid(DMC)-Katalysatoren, wie zum Beispiel in der DE-A 10138216 ( US 6 646 100 ) oder in der DE-A 10147712 ( WO 2003 029 240 A1 ) beschrieben.
Vorzugsweise werden Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Diazabicyclooctan (DABCO), Diazabicyclononen (DBN), Diazabicycloundecen (DBU), Imidazole, wie Imidazol, 1-Methylimidazol oder 1,2-Dimethylimidazol, Titantetrabutylat, Titantetraisopropylat, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndilaurat, Zinndioctoat, Zirkonacetylacetonat oder Gemische davon eingesetzt.
Die Zugabe des Katalysators erfolgt im allgemeinen in einer Menge von 50 bis 10000, bevorzugt von 100 bis 5000 Gew.-ppm bezogen auf die Menge des eingesetzten Alkohols oder Alkoholgemisches.
Ferner ist es auch möglich, sowohl durch Zugabe des geeigneten Katalysators, als auch durch Wahl einer geeigneten Temperatur die intermolekulare Polykondensationsreaktion zu steuern. Weiterhin lässt sich über die Zusammensetzung der Ausgangskomponenten und über die Verweilzeit das mittlere Molekulargewicht des Polymeren (P) einstellen.
Die Kondensationsprodukte (K) bzw. die Polykondensationsprodukte (P), die bei erhöhter Temperatur hergestellt wurden, sind bei Raumtemperatur üblicherweise über einen längeren Zeitraum stabil.
Aufgrund der Beschaffenheit der Kondensationsprodukte (K) ist es möglich, dass aus der Kondensationsreaktion Polykondensationsprodukte (P) mit unterschiedlichen Strukturen resultieren können, die Verzweigungen, aber keine Vernetzungen aufweisen. Ferner weisen die Polykondensationsprodukte (P) im Idealfall entweder eine Carbonatgruppe als fokale Gruppe und mehr als zwei OH-Gruppen oder aber eine OH-Gruppe als fokale Gruppe und mehr als zwei Carbonatgruppen auf. Die Anzahl der reaktiven Gruppen ergibt sich dabei aus der Beschaffenheit der eingesetzten Kondensationsprodukte (K) und dem Polykondensationsgrad.
Beispielsweise kann ein Kondensationsprodukt (K) gemäß der allgemeinen Formel (VIII) durch dreifache intermolekulare Kondensation zu zwei verschiedenen Polykondensationsprodukten (P), die in den allgemeinen Formeln (VIII) und (IX) wiedergegeben werden, reagieren.
In Formel (VIII) und (IX) sind R und R¹ wie vorstehend definiert.
Zum Abbruch der intermolekularen Polykondensationsreaktion gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Temperatur auf einen Bereich abgesenkt werden, in dem die Reaktion zum Stillstand kommt und das Produkt (K) oder das Polykondensationsprodukt (P) lagerstabil ist.
Weiterhin kann man den Katalysator deaktivieren, bei basischen Katalysatoren beispielsweise durch Zugabe von Lewissäuren oder Protonensäuren.
In einer weiteren Ausführungsform kann, sobald aufgrund der intermolekularen Reaktion des Kondensationsproduktes (K) ein Polykondensationsprodukt (P) mit gewünschtem Polykondensationsgrad vorliegt, dem Produkt (P) zum Abbruch der Reaktion ein Produkt mit gegenüber der fokalen Gruppe von (P) reaktiven Gruppen zugesetzt werden. So kann bei einer Carbonatgruppe als fokaler Gruppe zum Beispiel ein Mono-, Di- oder Polyamin zugegeben werden. Bei einer Hydroxylgruppe als fokaler Gruppe kann dem Produkt (P) beispielsweise ein Mono-, Di- oder Polyisocyanat, eine Epoxydgruppen enthaltende Verbindung oder ein mit OH-Gruppen reaktives Säurederivat zugegeben werden.
Die Herstellung der hochfunktionellen Polycarbonate erfolgt zumeist in einem Druckbereich von 0,1 mbar bis 20 bar, bevorzugt bei 1 mbar bis 5 bar, in Reaktoren oder Reaktorkaskaden, die im Batchbetrieb, halbkontinuierlich oder kontinuierlich betrieben werden.
Durch die vorgenannte Einstellung der Reaktionsbedingungen und gegebenenfalls durch die Wahl des geeigneten Lösemittels können die erfindungsgemäßen Produkte nach der Herstellung ohne weitere Reinigung weiterverarbeitet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Produkt gestrippt, das heißt, von niedermolekularen, flüchtigen Verbindungen befreit. Dazu kann nach Erreichen des gewünschten Umsatzgrades der Katalysator optional deaktiviert und die niedermolekularen flüchtigen Bestandteile, z. B. Monoalkohole, Phenole, Carbonate, Chlorwasserstoff oder leichtflüchtige oligomere oder cyclische Verbindungen destillativ, gegebenenfalls unter Einleitung eines Gases, vorzugsweise Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft, gegebenenfalls bei vermindertem Druck, entfernt werden.
In einer weiteren Ausführungsform können die Polycarbonate neben den bereits durch die Reaktion erhaltenden funktionellen Gruppen weitere funktionelle Gruppen erhalten. Die Funktionalisierung kann dabei während des Molekulargewichtsaufbaus oder auch nachträglich, d. h. nach Beendigung der eigentlichen Polykondensation erfolgen.
Gibt man vor oder während des Molekulargewichtsaufbaus Komponenten zu, die neben Hydroxyl- oder Carbonatgruppen weitere funktionelle Gruppen oder funktionelle Elemente besitzen, so erhält man ein Polycarbonat-Polymer mit statistisch verteilten von den Carbonatgruppen oder Hydroxylgruppen verschiedenen Funktionalitäten.
Derartige Effekte lassen sich zum Beispiel durch Zusatz von Verbindungen während der Polykondensation erzielen, die neben Hydroxylgruppen, Carbonatgruppen oder Carbamoylgruppen weitere funktionelle Gruppen oder funktionelle Elemente, wie Mercaptogruppen, primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen, Ethergruppen, Derivate von Carbonsäuren, Derivate von Sulfonsäuren, Derivate von Phosphonsäuren, Silangruppen, Siloxangruppen, Arylreste oder langkettige Alkylreste tragen. Zur Modifikation mittels Carbamat-Gruppen lassen sich beispielsweise Ethanolamin, Propanolamin, Isopropanolamin, 2-(Butylamino)ethanol, 2-(Cyclohexylamino)ethanol, 2-Amino-1-butanol, 2-(2'-Amino-ethoxy)ethanol oder höhere Alkoxylierungsprodukte des Ammoniaks, 4-Hydroxypiperidin, 1-Hydroxyethylpiperazin, Diethanolamin, Dipropanolamin, Diisopropanolamin, Tris(hydroxymethyl)aminomethan, Tris(hydroxyethyl)aminomethan, Ethylendiamin, Propylendiamin, Hexamethylendiamin oder Isophorondiamin verwenden.
Für die Modifikation mit Mercaptogruppen lässt sich zum Beispiel Mercaptoethanol einsetzten. Tertiäre Aminogruppen lassen sich zum Beispiel durch Einbau von N-Methyldiethanolamin, N-Methyldipropanolamin oder N,N-Dimethylethanolamin erzeugen. Ethergruppen können zum Beispiel durch Einkondensation von di- oder höherfunktionellen Polyetherolen generiert werden. Durch Reaktion mit langkettigen Alkandiolen lassen sich langkettige Alkylreste einbringen, die Reaktion mit Alkyl- oder Aryldiisocyanaten generiert Alkyl-, Aryl- und Urethangruppen oder Harnstoffgruppen aufweisende Polycarbonate.
Durch Zugabe von Dicarbonsäuren, Tricarbonsäuren, z. B. Terephthalsäuredimethylester oder Tricarbonsäureester lassen sich Estergruppen erzeugen.
Eine nachträgliche Funktionalisierung kann man erhalten, indem das erhaltene hochfunktionelle, hoch- oder hyperverzweigte Polycarbonat in einem zusätzlichen Verfahrensschritt mit einem geeigneten Funktionalisierungsreagenz, welches mit den OH- und/oder Carbonat-Gruppen oder Carbamoylgruppen des Polycarbonates reagieren kann, umsetzt.
Hydroxylgruppen enthaltende hochfunktionelle, hoch- oder hyperverzweigte Polycarbonate können zum Beispiel durch Zugabe von Säuregruppen- oder Isocyanatgruppen-enthaltenden Molekülen modifiziert werden. Beispielsweise lassen sich Säuregruppen-enthaltende Polycarbonate durch Umsetzung mit Anhydridgruppen enthaltenden Verbindungen erhalten.
Weiterhin können Hydroxylgruppen enthaltende hochfunktionelle Polycarbonate auch durch Umsetzung mit Alkylenoxiden, zum Beispiel Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid, in hochfunktionelle Polycarbonat-Polyetherpolyole überführt werden.
Als Komponente B3) können die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Leichtbauteile auf Hybridbasis einzusetzenden Formmassen mindestens einen hyperverzweigten Polyester des Typs A_xB_y enthalten, wobei
x mindestens 1,1 vorzugsweise mindestens 1,3, insbesondere mindestens 2 und
y mindestens 2,1, vorzugsweise mindestens 2,5, insbesondere mindestens 3 beträgt.
Selbstverständlich können als Einheiten A bzw. B auch Mischungen eingesetzt werden.
Unter einem Polyester des Typs A_xB_y versteht man ein Kondensat, das sich aus einem x-funktionellen Molekül A und einem y-funktionellen Molekül B aufbaut. Beispielsweise sei genannt ein Polyester aus Adipinsäure als Molekül A(x = 2) und Glycerin als Molekül B(y = 3).
Unter hyperverzweigten Polyestern B3) werden im Rahmen dieser Erfindung unvernetzte Makromoleküle mit Hydroxyl- und Carboxylgruppen verstanden, die sowohl strukturell als auch molekular uneinheitlich sind. Sie können auf der einen Seite ausgehend von einem Zentralmolekül analog zu Dendrimeren, jedoch mit uneinheitlicher Kettenlänge der Äste aufgebaut sein. Sie können auf der anderen Seite auch linear, mit funktionellen Seitengruppen, aufgebaut sein oder aber, als Kombination der beiden Extreme, lineare und verzweigte Molekülteile aufweisen. Zur Definition von dendrimeren und hyperverzweigten Polymeren siehe auch P. J. Flory, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718 und H. Frey et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, No. 14, 2499.
Unter ”hyperverzweigt” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Verzweigungsgrad (Degree of Branching, DB), dass heißt die mittlere Anzahl dendritischer Verknüpfungen plus mittlere Anzahl der Endgruppen pro Molekül, 10 bis 99.9%, bevorzugt 20 bis 99%, besonders bevorzugt 20 bis 95% beträgt. Unter „dendrimer” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Verzweigungsgrad 99,9–100% beträgt. Zur Definition des ”Degree of Branching” siehe H. Frey et al., Acta Polym. 1997, 48, 30.
Die Komponente B3) weist vorzugsweise ein Molekulargewicht von 300 bis 30 000, insbesondere von 400 bis 25000 und ganz besonders von 500 bis 20000 g/mol auf, bestimmt mittels GPC, Standard PMMA, Laufmittel Dimethylacetamid.
Vorzugsweise weist B3) eine OH-Zahl von 0 bis 600, vorzugsweise 1 bis 500, insbesondere von 20 bis 500 mg KOH/g Polyester gemäß DIN 53240 auf sowie bevorzugt eine COOH-Zahl von 0 bis 600, vorzugsweise von 1 bis 500 und insbesondere von 2 bis 500 mg KOH/g Polyester.
Die Tg (glass transition) beträgt vorzugsweise von –50°C bis 140°C und insbesondere von –50 bis 100°C (mittels DSC, nach DIN 53765).
Insbesondere solche Komponenten B3) sind bevorzugt, in denen mindestens eine OH- bzw. COOH-Zahl größer 0, vorzugsweise größer 0,1 und insbesondere größer 0,5 ist.
Durch die nachfolgend beschriebenen Verfahren ist die Komponente B3) erhältlich, beispielsweise indem man
(m) eine oder mehrere Dicarbonsäuren oder eines oder mehrere Derivate derselben mit einem oder mehreren mindestens trifunktionellen Alkoholen umsetzt
oder
(n) eine oder mehrere Tricarbonsäuren oder höhere Polycarbonsäuren oder eines oder mehrere Derivate derselben mit einem oder mehreren Diolen in Gegenwart eines Lösemittels und optional in Gegenwart eines anorganischen, metallorganischen oder niedermolekularen organischen Katalysators oder eines Enzyms umsetzt. Die Umsetzung im Lösungsmittel ist die bevorzugte Herstellmethode.
Hochfunktionelle hyperverzweigte Polyester B3) sind molekular und strukturell uneinheitlich. Sie unterscheiden sich durch ihre molekulare Uneinheitlichkeit von Dendrimeren und sind daher mit erheblich geringerem Aufwand herzustellen.
Zu den nach Variante (m) umsetzbaren Dicarbonsäuren gehören beispielsweise Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecan-a,w-dicarbonsäure, Dodecan-a,w-dicarbonsäure, cis- und trans-Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure, cis- und trans-Cyclohexan-1,3-dicarbonsäure, cis- und trans-Cyclohexan-1,4-dicarbonsäure, cis- und trans-Cyclopentan-1,2-dicarbonsäure sowie cis- und trans-Cyclopentan-1,3-dicarbonsäure, wobei die oben genannten Dicarbonsäuren substituiert sein können mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus C₁-C₁₀-Alkylgruppen, beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl, 1,2&divo;Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n-Heptyl, iso-Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl oder n-Decyl, C₃-C₁₂-Cycloalkylgruppen, beispielsweise Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclononyl, Cyclodecyl, Cycloundecyl und Cyclododecyl; bevorzugt sind Cyclopentyl, Cyclohexyl und Cycloheptyl; Alkylengruppen wie Methylen oder Ethyliden oder C₆-C₁₄-Arylgruppen wie beispielsweise Phenyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 1-Anthryl, 2-Anthryl, 9-Anthryl, 1-Phenanthryl, 2-Phenanthryl, 3-Phenanthryl, 4-Phenanthryl und 9-Phenanthryl, bevorzugt Phenyl, 1-Naphthyl und 2-Naphthyl, besonders bevorzugt Phenyl.
Als beispielhafte Vertreter für substituierte Dicarbonsäuren seien genannt: 2-Methylmalonsäure, 2-Ethylmalonsäure, 2-Phenylmalonsäure, 2-Methylbernsteinsäure, 2-Ethylbernsteinsäure, 2-Phenylbernsteinsäure, Itaconsäure, 3,3-Dimethylglutarsäure.
Weiterhin gehören zu den nach Variante (m) umsetzbaren Dicarbonsäuren ethylenisch ungesättigte Säuren wie beispielsweise Maleinsäure und Fumarsäure sowie aromatische Dicarbonsäuren wie beispielsweise Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure.
Weiterhin Lassen sich Gemische von zwei oder mehreren der vorgenannten Vertreter einsetzen.
Die Dicarbonsäuren lassen sich entweder als solche oder in Form von Derivaten einsetzen.
Unter Derivaten werden bevorzugt verstanden

– die betreffenden Anhydride in monomerer oder auch polymerer Form,
– Mono- oder Dialkylester, bevorzugt Mono- oder Dimethylester oder die entsprechenden Mono- oder Diethylester, aber auch die von höheren Alkoholen wie beispielsweise n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, Isobutanol, tert.-Butanol, n-Pentanol, n-Hexanol abgeleiteten Mono- und Dialkylester,
– ferner Mono- und Divinylester sowie
– gemischte Ester, bevorzugt Methylethylester.

Es ist aber auch möglich, ein Gemisch aus einer Dicarbonsäure und einem oder mehreren ihrer Derivate einzusetzen. Gleichfalls ist es möglich, ein Gemisch mehrerer verschiedener Derivate von einer oder mehreren Dicarbonsäuren einzusetzen.
Besonders bevorzugt setzt man Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure oder deren Mono- oder Dimethylester ein. Ganz besonders bevorzugt setzt man Adipinsäure ein.
Als mindestens trifunktionelle Alkohole lassen sich beispielsweise umsetzen: Glycerin, Butan-1,2,4-triol, n-Pentan-1,2,5-triol, n-Pentan-1,3,5-triol, n-Hexan-1,2,6-triol, n-Hexan-1,2,5-triol, n-Hexan-1,3,6-triol, Trimethylolbutan, Trimethylolpropan oder Di-Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit oder Dipentaerythrit; Zuckeralkohole wie beispielsweise Mesoerythrit, Threitol, Sorbit, Mannit oder Gemische der vorstehenden mindestens trifunktionellen Alkohole. Bevorzugt verwendet man Glycerin, Trimethylolpropan, Trimethylolethan und Pentaerythrit.
Nach Variante (n) umsetzbare Tricarbonsäuren oder Polycarbonsäuren sind beispielsweise 1,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure sowie Mellitsäure.
Tricarbonsäuren oder Polycarbonsäuren lassen sich in der erfindungsgemäßen Reaktion entweder als solche oder aber in Form von Derivaten einsetzen.
Unter Derivaten werden bevorzugt verstanden

– die betreffenden Anhydride in monomerer oder auch polymerer Form,
– Mono-, Di- oder Trialkylester, bevorzugt Mono-, Di- oder Trimethylester oder die entsprechenden Mono-, Di- oder Triethylester, aber auch die von höheren Alkoholen wie beispielsweise n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, Isobutanol, tert.-Butanol, n-Pentanol, n-Hexanol abgeleiteten Mono- Di- und Triester, ferner Mono-, Di- oder Trivinylester
– sowie gemischte Methylethylester.

Es ist auch möglich, ein Gemisch aus einer Tri- oder Polycarbonsäure und einem oder mehreren ihrer Derivate einzusetzen. Gleichfalls ist es möglich, ein Gemisch mehrerer verschiedener Derivate von einer oder mehreren Tri- oder Polycarbonsäuren einzusetzen, um Komponente B3) zu erhalten.
Als Diole für Variante (n) verwendet man beispielsweise Ethylenglykol, Propan-1,2-diol, Propan-1,3-diol, Butan-1,2-diol, Butan-1,3-diol, Butan-1,4-diol, Butan-2,3-diol, Pentan-1,2-diol, Pentan-1,3-diol, Pentan-1,4-diol, Pentan-1,5-diol, Pentan-2,3-diol, Pentan-2,4-diol, Hexan-1,2-diol, Hexan-1,3-diol, Hexan-1,4-diol, Hexan-1,5-diol, Hexan-1,6-diol, Hexan-2,5-diol, Heptan-1,2-diol 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,2-Octandiol, 1,9-Nonandiol, 1,10-Decandiol, 1,2-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, 1,2-Dodecandiol, 1,5-Hexadien-3,4-diol, Cyclopentandiole, Cyclohexandiole, Inositol und Derivate, (2)-Methyl-2,4-pentandiol, 2,4-Dimethyl-2,4-pentandiol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol, Pinacol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Polyethylenglykole HO(CH₂CH₂O)_n-H oder Polypropylenglykole HO(CH[CH₃]CH₂O)n-H oder Gemische von zwei oder mehr Vertretern der voranstehenden Verbindungen, wobei n eine ganze Zahl ist und n = 4. Dabei kann eine oder auch beide Hydroxylgruppen in den vorstehend genannten Diolen auch durch SH-Gruppen substituiert werden. Bevorzugt sind Ethylenglykol, Propan-1,2-diol sowie Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol und Tripropylenglykol.
Die Molverhältnisse der Moleküle A zu Molekülen B im AxBy-Polyester bei den Varianten (m) und (n) betragen 4:1 bis 1:4, insbesondere 2:1 bis 1:2.
Die nach Variante (m) umgesetzten mindestens trifunktionellen Alkohole können Hydroxylgruppen jeweils gleicher Reaktivität aufweisen. Bevorzugt sind hier auch mindestens trifunktionelle Alkohole, deren OH-Gruppen zunächst gleich reaktiv sind, bei denen sich jedoch durch Reaktion mit mindestens einer Säuregruppe ein Reaktivitätsabfall, bedingt durch sterische oder elektronische Einflüsse, bei den restlichen OH-Gruppen induzieren lässt. Dies ist beispielsweise bei der Verwendung von Trimethylolpropan oder Pentaerythrit der Fall.
Die nach Variante (m) umgesetzten mindestens trifunktionellen Alkohole können aber auch Hydroxylgruppen mit mindestens zwei chemisch unterschiedlichen Reaktivitäten aufweisen.
Die unterschiedliche Reaktivität der funktionellen Gruppen kann dabei entweder auf chemischen (z. B. primäre/sekundäre/tertiäre OH Gruppe) oder auf sterischen Ursachen beruhen.
Beispielsweise kann es sich bei dem Triol um ein Triol handeln, welches primäre und sekundäre Hydroxylgruppen aufweist, bevorzugtes Beispiel ist Glycerin.
Bei der Durchführung der Umsetzung nach Variante (m) arbeitet man bevorzugt in Abwesenheit von Diolen und monofunktionellen Alkoholen.
Bei der Durchführung der Umsetzung nach Variante (n) arbeitet man bevorzugt in Abwesenheit von mono- oder Dicarbonsäuren.
Das Verfahren wird in Gegenwart eines Lösemittels durchgeführt. Geeignet sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe wie Paraffine oder Aromaten. Besonders geeignete Paraffine sind n-Heptan und Cyclohexan. Besonders geeignete Aromaten sind Toluol, ortho-Xylol, meta-Xylol, para-Xylol, Xylol als Isomerengemisch, Ethylbenzol, Chlorbenzol und ortho- und meta-Dichlorbenzol. Weiterhin sind als Lösemittel in Abwesenheit von sauren Katalysatoren ganz besonders geeignet: Ether wie beispielsweise Dioxan oder Tetrahydrofuran und Ketone wie beispielsweise Methylethylketon und Methylisobutylketon.
Die Menge zugesetzten Lösemittels beträgt mindestens 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der eingesetzten umzusetzenden Ausgangsmaterialien, bevorzugt mindestens 1 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 10 Gew.-%. Man kann auch Überschüsse an Lösemittel, bezogen auf die Masse an eingesetzten umzusetzenden Ausgangsmaterialien, einsetzen, beispielsweise das 1,01- bis 10-fache. Lösemittel-Mengen von mehr als dem 100-fachen, bezogen auf die Masse an eingesetzten umzusetzenden Ausgangsmaterialien, sind nicht vorteilhaft, weil bei deutlich niedrigeren Konzentrationen der Reaktionspartner die Reaktionsgeschwindigkeit deutlich nachlässt, was zu unwirtschaftlichen langen Umsetzungsdauern führt.
Zur Durchführung des Verfahrens kann man in Gegenwart eines Wasser entziehenden Mittels als Additiv arbeiten, das man zu Beginn der Reaktion zusetzt. Geeignet sind beispielsweise Molekularsiebe, insbesondere Molekularsieb 4 Å, MgSO₄ und Na₂SO₄. Man kann auch während der Reaktion weiteres, Wasser entziehendes, Mittel zufügen oder Wasser entziehendes Mittel durch frisches Wasser entziehendes Mittel ersetzen. Man kann auch während der Reaktion gebildetes Wasser bzw. Alkohol abdestillieren und beispielsweise einen Wasserabscheider einsetzen.
Man kann das Verfahren in Abwesenheit von sauren Katalysatoren durchführen. Vorzugsweise arbeitet man in Gegenwart eines sauren anorganischen, metallorganischen oder organischen Katalysators oder Gemischen aus mehreren sauren anorganischen, metallorganischen oder organischen Katalysatoren.
Als saure anorganische Katalysatoren sind beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure, Phosphonsäure, hypophosphorige Säure, Aluminiumsulfathydrat, Alaun, saures Kieselgel (pH = 6, insbesondere = 5) und saures Aluminiumoxid zu nennen. Weiterhin sind beispielsweise Alumiumverbindungen der allgemeinen Formel Al(OR*)₃ und Titanate der allgemeinen Formel Ti(OR*)₄ als saure anorganische Katalysatoren einsetzbar, wobei die Reste R* jeweils gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander gewählt sind aus C₁-C₁₀-Alkylresten, beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl, 1,2-Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n-Heptyl, iso-Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl oder n-Decyl, C₃-C₁₂-Cycloalkylresten, beispielsweise Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclononyl, Cyclodecyl, Cycloundecyl und Cyclododecyl; bevorzugt sind Cyclopentyl, Cyclohexyl und Cycloheptyl.
Bevorzugt sind die Reste R* in Al(OR)₃ bzw. Ti(OR)₄ jeweils gleich und gewählt aus Isopropyl oder 2-Ethylhexyl.
Bevorzugte saure metallorganische Katalysatoren sind beispielsweise gewählt aus Dialkylzinnoxiden R*₂SnO, wobei R* wie oben stehend definiert ist. Ein besonders bevorzugter Vertreter für saure metallorganische Katalysatoren ist Di-n-butylzinnoxid, das als sogenanntes Oxo-Zinn kommerziell erhältlich ist, oder Di-n-butylzinndilaurat.
Bevorzugte saure organische Katalysatoren sind saure organische Verbindungen mit beispielsweise Phosphatgruppen, Sulfonsäuregruppen, Sulfatgruppen oder Phosphonsäuregruppen. Besonders bevorzugt sind Sulfonsäuren wie beispielsweise para-Toluolsulfonsäure. Man kann auch saure Ionentauscher als saure organische Katalysatoren einsetzen, beispielsweise Sulfonsäuregruppen-haltige Polystyrolharze, die mit etwa 2 mol.-% Divinylbenzol vernetzt sind.
Man kann auch Kombinationen von zwei oder mehreren der vorgenannten Katalysatoren einsetzen. Auch ist es möglich, solche organische oder metallorganische oder auch anorganische Katalysatoren, die in Form diskreter Moleküle vorliegen, in immobilisierter Form einzusetzen.
Wünscht man saure anorganische, metallorganische oder organische Katalysatoren einzusetzen, so setzt man erfindungsgemäß 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-% Katalysator ein.
Das Herstellverfahren für die Komponente B3) wird unter Inertgasatmosphäre durchgeführt, das heißt beispielsweise unter Kohlendioxid, Stickstoff oder Edelgas, unter denen insbesondere Argon zu nennen ist. Es wird bei Temperaturen von 60 bis 200°C durchgeführt. Vorzugsweise arbeitet man bei Temperaturen von 130 bis 180, insbesondere bis 150°C oder darunter. Besonders bevorzugt sind maximale Temperaturen bis 145°C, ganz besonders bevorzugt bis 135°C. Die Druckbedingungen des Herstellverfahrens sind unkritisch. Man kann bei deutlich verringertem Druck arbeiten, beispielsweise bei 10 bis 500 mbar. Das Verfahren kann auch bei Drucken oberhalb von 500 mbar durchgeführt werden. Bevorzugt ist aus Gründen der Einfachheit die Umsetzung bei Atmosphärendruck; möglich ist aber auch eine Durchführung bei leicht erhöhtem Druck, beispielsweise bis 1200 mbar. Man kann auch unter deutlich erhöhtem Druck arbeiten, beispielsweise bei Drucken bis 10 bar. Bevorzugt ist die Umsetzung bei Atmosphärendruck. Die Umsetzungsdauer beträgt üblicherweise 10 Minuten bis 25 Stunden, bevorzugt 30 Minuten bis 10 Stunden und besonders bevorzugt eine bis 8 Stunden.
Nach beendeter Reaktion lassen sich die hochfunktionellen hyperverzweigten Polyester B3) leicht isolieren, beispielsweise durch Abfiltrieren des Katalysators und Einengen, wobei man das Einengen üblicherweise bei vermindertem Druck durchführt. Weitere gut geeignete Aufarbeitungsmethoden sind Ausfällen nach Zugabe von Wasser und anschließendes Waschen und Trocknen.
Weiterhin kann die Komponente B3) in Gegenwart von Enzymen oder Zersetzungsprodukten von Enzymen hergestellt werden (gemäß DE-A 10 163 163 ). Es gehören die erfindungsgemäß umgesetzten Dicarbonsäuren nicht zu den sauren organischen Katalysatoren im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugt ist die Verwendung von Lipasen oder Esterasen. Gut geeignete Lipasen und Esterasen sind Candida cylindracea, Candida lipolytica, Candida rugosa, Candida antarctica, Candida utilis, Chromobacterium viscosum, Geolrichum viscosum, Geotrichum candidum, Mucor javanicus, Mucor mihei, pig pancreas, pseudomonas spp., pseudomonas fluorescens, Pseudomonas cepacia, Rhizopus arrhizus, Rhizopus delemar, Rhizopus niveus, Rhizopus oryzae, Aspergillus niger, Penicillium roquefortii, Penicillium camembertii oder Esterase von Bacillus spp. und Bacillus thermoglucosidasius. Besonders bevorzugt ist Candida antarctica Lipase B. Die aufgeführten Enzyme sind kommerziell erhältlich, beispielsweise bei Novozymes Biotech Inc., Dänemark.
Bevorzugt setzt man das Enzym in immobilisierter Form ein, beispielsweise auf Kieselgel oder Lewatit^®. Verfahren zur Immobilisierung von Enzymen sind bekannt, beispielsweise aus Kurt Faber, "Biotransformation in Organic Chemistry", 3. Auflage 1997, Springer Verlag, Kapitel 3.2 "Immobilization" Seite 345–356. Immobilisierte Enzyme sind kommerziell erhältlich, beispielsweise bei Novozymes Biotech Inc., Dänemark.
Die Menge an einzusetzendem, immobilisiertem Enzym beträgt 0,1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 10 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Masse der insgesamt eingesetzten umzusetzenden Ausgangsmaterialien.
Das Verfahren unter Einsatz von Enzymen wird bei Temperaturen über 60°C durchgeführt. Vorzugsweise arbeitet man bei Temperaturen von 100°C oder darunter. Bevorzugt sind Temperaturen bis 80°C, ganz besonders bevorzugt von 62 bis 75°C insbesondere bevorzugt von 65 bis 75°C.
Das Verfahren unter Einsatz von Enzymen wird in Gegenwart eines Lösemittels durchgeführt. Geeignet sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe wie Paraffine oder Aromaten. Besonders geeignete Paraffine sind n-Heptan und Cyclohexan. Besonders geeignete Aromaten sind Toluol, ortho-Xylol, meta-Xylol, para-Xylol, Xylol als Isomerengemisch, Ethylbenzol, Chlorbenzol und ortho- und meta-Dichlorbenzol. Weiterhin sind ganz besonders geeignet: Ether wie beispielsweise Dioxan oder Tetrahydrofuran und Ketone wie beispielsweise Methylethylketon und Methylisobutylketon.
Die Menge an zugesetztem Lösemittel beträgt mindestens 5 Gew.-Teile, bezogen auf die Masse der eingesetzten umzusetzenden Ausgangsmaterialien, bevorzugt mindestens 50 Gew.-Teile und besonders bevorzugt mindestens 100 Gew.-Teile. Mengen von über 10 000 Gew.-Teile Lösemittel sind nicht erwünscht, weil bei deutlich niedrigeren Konzentrationen die Reaktionsgeschwindigkeit deutlich nachlässt, was zu unwirtschaftlichen langen Umsetzungsdauern führt.
Das Verfahren unter Einsatz von Enzymen wird bei Drücken oberhalb von 500 mbar durchgeführt. Bevorzugt ist die Umsetzung bei Atmosphärendruck oder leicht erhöhtem Druck, beispielsweise bis 1200 mbar. Man kann auch unter deutlich erhöhtem Druck arbeiten, beispielsweise bei Drücken bis 10 bar. Bevorzugt ist die Umsetzung bei Atmosphärendruck.
Die Umsetzungsdauer des Verfahrens unter Einsatz von Enzymen beträgt üblicherweise 4 Stunden bis 6 Tage, bevorzugt 5 Stunden bis 5 Tage und besonders bevorzugt 8 Stunden bis 4 Tage.
Nach beendeter Reaktion lassen sich die hochfunktionellen hyperverzweigten Polyester isolieren, beispielsweise durch Abfiltrieren des Enzyms und Einengen, wobei man das Einengen üblicherweise bei vermindertem Druck durchführt. Weitere gut geeignete Aufarbeitungsmethoden sind Ausfallen nach Zugabe von Wasser und anschließendes Waschen und Trocknen.
Die nach diesem Verfahren unter Einsatz von Enzymen erhältlichen hochfunktionellen, hyperverzweigten Polyester B3) zeichnen sich durch besonders geringe Anteile an Verfärbungen und Verharzungen aus. Zur Definition von hyperverzweigten Polymeren siehe auch: P. J. Flory, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718 und A. Sunder et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, No. 1, 1–8. Unter ”hochfunktionell hyperverzweigt” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jedoch verstanden, dass der Verzweigungsgrad (Degree of branching), das heißt die mittlere Anzahl von dendritischen Verknüpfungen plus die mittlere Anzahl von Endgruppen pro Molekül 10–99,9%, bevorzugt 20–99%, besonders bevorzugt 30–90% beträgt (siehe dazu H. Frey et al. Acta Polym. 1997, 48, 30).
Die Polyester B3) haben ein Molekulargewicht MW von 500 bis 50 000 g/mol, bevorzugt 1000 bis 20 000, besonders bevorzugt 1000 bis 19 000. Die Polydispersität beträgt 1,2 bis 50, bevorzugt 1,4 bis 40, besonders bevorzugt 1,5 bis 30 und ganz besonders bevorzugt 1,5 bis 10. Sie sind üblicherweise gut löslich, d. h. man kann klare Lösungen mit bis zu 50 Gew.-%, in einigen Fällen sogar bis zu 80 Gew.-%, der Polyester B3) in Tetrahydrofuran (THF), n-Butylacetat, Ethanol und zahlreichen anderen Lösemitteln darstellen, ohne dass mit bloßem Auge Gelpartikel detektierbar sind.
Die hochfunktionellen hyperverzweigten Polyester B3) sind Carboxy-terminiert, Carboxy- und Hydroxylgruppen-terminiert oder Hydroxylgruppen-terminiert, vorzugsweise jedoch nur Hydroxylgruppen-terminiert.
Bei den eingesetzten hyperverzweigten Polycarbonaten B2)/Polyestern B3) handelt es sich um Partikel mit einer Größe von 20–500 nm. Diese Nanopartikel liegen im Polymerblend fein verteilt vor, die Größe der Partikel im Compound beträgt von 20 bis 500 nm, vorzugsweise 50–300 nm.
Derartige Compounds sind im Handel z. B. als Ultradur^® high speed erhältlich.
Die ebenfalls als mögliche Fließverbesserer einzusetzenden Polyalkylenglykolester (PAGE) B4) mit niedrigem Molekulargewicht der allgemeinen Formel (I) R-COO-(Z-O)_nOC-R (I) worin
R für eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht,
Z für eine verzweigte oder geradkettige C₂ bis C₁₅ Alkylengruppe steht und
n für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht,
sind aus der WO 98/11164 A1 bekannt. Besonders bevorzugt ist Triethylenglycol-bis(2-ethylhexanoat) (TEG-EH), das als TEG-EH-Plasticizer, CAS-Nr. 94-28-0, von der Eastman Chemical B. V., Den Haag, Niederlande vertrieben wird.
Im Falle des Einsatzes von Mischungen der B) Komponenten betragen die Verhältnisse der Komponenten B1) zu B2) oder B2) zu B3) oder B1) zu B3) oder B1) zu B4) oder B) zu B4) oder B3) zu B4) vorzugsweise von 1:20 bis 20:1, insbesondere von 1:15 bis 15:1 und ganz besonders von 1:5 bis 5:1. Im Falle des Einsatzes einer ternären Mischung aus beispielsweise B1), B2) und B3) beträgt das Mischungsverhältnis vorzugsweise 1:1:20 bis 1:20:1 oder bis 20:1:1. Dies gilt ebenfalls für ternäre Mischungen mit B4).
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung Organoblechstrukturbauteile aus einem Verstärkungsstrukturen aufweisenden Grundkörper auf Basis eines Organoblechs, wobei die Verstärkungsstrukturen mit dem Grundkörper fest verbunden sind und aus angespritztem Thermoplast bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass als Thermoplast Polymer-Formmassen enthaltend A) 99,99 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teile Polyamid und

B1) 0,01 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-Teile mindestens eines Copolymerisats aus mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem α-Olefin, mit mindestens einem Methacryslsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise eines aliphatischen Alkohols mit 1–30 Kohlenstoffatomen dessen MFI 100 g/10 min nicht unterschreitet, wobei der MFI (Melt Flow Index) bei 190°C und einem Prüfgewicht von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung Organoblechstrukturbauteile erhältlich aus Polymer-Formmassen der Komponenten A) und B1) deren Grundkörper auf Basis eines Organoblechs eine schalenförmige Ausgestaltung aufweist und dessen Außen- oder Innenraum zusätzlich Verstärkungsstrukturen aufweist welche mit dem Grundkörper fest verbunden sind und die aus demselben angespritzten Thermoplasten bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper in einer alternativen Ausführungsform zusätzlich an diskreten Verbindungsstellen erfolgt. Diskrete Verbindungsstellen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Durchbrüche im Grundkörper, durch welche der Thermoplast hindurch und über die Fläche der Durchbrüche hinausreicht, wodurch der ohnehin bereits über die Oberfläche des Organoblech-Grundkörpers erfolgende feste Formschluss zudem verstärkt wird. Die Verstärkungsstrukturen haben bevorzugt eine Rippen- oder Wabenform.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung aber auch Organoblechstrukturbauteile, dadurch gekennzeichnet, dass man als Thermoplast Polymer-Formmassen enthaltend 99,99 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teile Polyamid einsetzt, die man dadurch erhält, dass man ein Gemisch von Monomeren polymerisiert, das wenigstens

a) Monomere der allgemeinen Formel (X) R₁-(-D-Z)_m,
b) Monomere der allgemeinen Formeln (XIa) X-R₂-Y und (XIb) R₂-NH-C=O,
c) Monomere der allgemeinen Formel (XII) Z-R₃-Z umfasst, worin R₁ ein linearer oder cyclischer, aromatischer oder aliphatischer Kohlenstoffrest ist, der wenigstens zwei Kohlenstoffatome umfasst und Heteroatome umfassen kann, D eine kovalente Bindung oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, Z einen primären Aminrest oder eine Carboxylruppe darstellt, R₂ und R₃ die gleich oder verschieden sind, aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische, substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffreste darstellen, die 2 bis 20 Kohlenstoffatome umfassen und Heteroatome umfassen können und Y ein primärer Aminrest ist, wenn X ein Carbonylrest darstellt, oder Y ein Carbonylrest ist, wenn X einen primären Aminrest darstellt, wobei m eine ganze Zahl zwischen 3 und 8 ist.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung deshalb auch Organoblechstrukturbauteile, erhältlich aus Polymer-Formmassen der vorgenannten aus den Monomeren (X), (XIa), (XIb) und (XII) erhältlichen Polyamide deren Grundkörper auf Basis eines Organoblechs eine schalenförmige Ausgestaltung aufweist und dessen Außen- oder Innenraum zusätzlich Verstärkungsstrukturen aufweist welche mit dem Grundkörper fest verbunden sind und die aus demselben angespritzten Thermoplasten bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper in einer alternativen Ausführungsform zusätzlich an diskreten Verbindungsstellen erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden für die Organoblechstrukturbauteile Formmassen eingesetzt, die zusätzlich zu den Komponenten A) und B) noch

C) 0,001 bis 75 Gew.-Teile, vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 20 bis 65 Gew.-Teile insbesondere bevorzugt 30–65 Gew.-Teile eines Füll- oder Verstärkungsstoffes enthalten.

Als Füllstoff oder Verstärkungsstoff können auch Mischungen aus zwei oder mehr unterschiedlichen Füllstoffen und/oder Verstärkungsstoffen beispielsweise auf Basis von Talk, Glimmer, Silikat, Quarz, Titandioxid, Wollastonit, Kaolin, amorphe Kieselsäuren, Magnesiumcarbonat, Kreide, Feldspat, Bariumsulfat, Glaskugeln und/oder faserförmige Füllstoffe und/oder Verstärkungsstoffen auf der Basis von Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern eingesetzt werden. Bevorzugt werden mineralische teilchenförmige Füllstoffe auf der Basis von Talk, Glimmer, Silikat, Quarz, Titandioxid, Wollastonit, Kaolin, amorphe Kieselsäuren, Magnesiumcarbonat, Kreide, Feldspat, Bariumsulfat und/oder Glasfasern eingesetzt. Besonders bevorzugt werden mineralische teilchenförmige Füllstoffe auf der Basis von Talk, Wollastonit, Kaolin und/oder Glasfasern, insbesondere besonders bevorzugt Glasfasern, eingesetzt.
Insbesondere für Anwendungen, in denen Isotropie bei der Dimensionsstabilität und eine hohe thermische Dimensionsstabilität gefordert wird, wie beispielsweise in Kfz-Anwendungen für Karosserieaußenteile, werden bevorzugt mineralische Füllstoffe eingesetzt, insbesondere Talk, Wollastonit oder Kaolin.
Besonders bevorzugt werden ferner auch nadelförmige mineralische Füllstoffe eingesetzt. Unter nadelförmigen mineralischen Füllstoffen wird erfindungsgemäß ein mineralischer Füllstoff mit stark ausgeprägtem nadelförmigen Charakter verstanden. Als Beispiel seien nadelförmige Wollastonite genannt. Bevorzugt weist das Mineral ein Länge:Durchmesser-Verhältnis von 2:1 bis 35:1, besonders bevorzugt von 3:1 bis 19:1, insbesondere bevorzugt von 4:1 bis 12:1 auf. Die mittlere Teilchengröße der erfindungsgemäßen nadelförmigen Mineralien liegt bevorzugt bei kleiner 20 μm, besonders bevorzugt bei kleiner 15 μm, insbesondere bevorzugt bei kleiner 10 μm, bestimmt mit einem CILAS GRANULOMETER.
Der Füllstoff und/oder Verstärkungsstoff kann gegebenenfalls oberflächenmodifiziert sein, beispielsweise mit einem Haftvermittler bzw. Haftvermittlersystem z. B. auf Silanbasis. Diese Vorbehandlung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Insbesondere bei Verwendung von Glasfasern können aber zusätzlich zu Silanen auch Polymerdispersionen, Filmbildner, Verzweiger und/oder Glasfaserverarbeitungshilfsmittel verwendet werden.
Die erfindungsgemäß besonders bevorzugt einzusetzenden Glasfasern, die im Allgemeinen einen Faserdurchmesser zwischen 7 und 18 μm, bevorzugt zwischen 9 und 15 μm haben, werden als Endlosfasern oder als geschnittene oder gemahlene Glasfasern zugesetzt. Die Fasern können mit einem geeigneten Schlichtesystem und einem Haftvermittler bzw. Haftvermittlersystem z. B. auf Silanbasis ausgerüstet sein.
Gebräuchliche Haftvermittler auf Silanbasis für die Vorbehandlung sind Silanverbindungen, bevorzugt Silanverbindungen der allgemeine Formel (XIII) (X-(CH₂)_q)_k-Si-(O-C_rH_2r+1)_4-k (XIII) worin
X für NH₂-, HO- oder
steht,
q für eine ganze Zahl von 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 4 steht,
r für eine ganze Zahl von 1 bis 5, bevorzugt 1 bis 2 steht und
k für eine ganze Zahl von 1 bis 3, bevorzugt 1 steht.
Ferner bevorzugte Haftvermittler sind Silanverbindungen aus der Gruppe Aminopropyltrimethoxysilan, Aminobutyltrimethoxysilan, Aminopropyltriethoxysilan, Aminobutyltriethoxysilan sowie die entsprechenden Silane, welche als Substituent X eine Glycidylgruppe enthalten.
Für die Ausrüstung der Füllstoffe werden die Silanverbindungen im Allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,25 bis 1,5 Gew.-% und insbesondere 0,5 bis 1 Gew.-% bezogen auf den mineralischen Füllstoff zur Oberflächenbeschichtung eingesetzt.
Die teilchenförmigen Füllstoffe können bedingt durch die Verarbeitung zur Formmasse bzw. Formkörper in der Formmasse bzw. im Formkörper einen kleineren d97- bzw. d50-Wert aufweisen, als die ursprünglich eingesetzten Füllstoffe. Die Glasfaser können, bedingt durch die Verarbeitung zur Formmasse bzw. Formkörper, in der Formmasse bzw. im Formkörper kürzere Längenverteilungen als ursprünglich eingesetzt aufweisen.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform können die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Organoblechstrukturbauteile einzusetzenden Polymer-Formmassen zusätzlich zu den Komponenten A) und B) und C) oder anstelle von C) noch gegebenenfalls

D) 0,001 bis 30 Gew.-Teile, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 9 bis 19 Gew.-Teile mindestens eines Flammschutzadditivs enthalten.

Als Flammschutzadditiv oder Flammschutzmittel D) können handelsübliche organische Halogenverbindungen mit Synergisten oder handelsübliche organische Stickstoffverbindungen oder organisch/anorganische Phosphorverbindungen einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Auch mineralische Flammschutzadditive wie Magnesiumhydroxid oder Ca-Mg-Carbonat-Hydrate (z. B. DE-A 4 236 122 (= CA 210 9024 A1 )) können eingesetzt werden. Ebenso kommen Salze aliphatischer oder aromatischer Sulfonsäuren in Frage. Als halogenhaltige, insbesondere bromierte und chlorierte Verbindungen seien beispielhaft genannt: Ethylen-1,2-bistetrabromphthalimid, epoxidiertes Tetrabrombisphenol-A-Harz, Tetrabrombisphenol-A-oligocarbonat, Tetrachlorbisphenol-A-oligocarbonat, Pentabrompolyacrylat, bromiertes Polystyrol und Decabromdiphenylether. Als organische Phosphorverbindungen sind z. B. die Phosphorverbindungen gemäß WO-A 98/17720 A1 (= US 6 538 024 ) geeignet, wie z. B. Triphenylphosphat (TPP), Resorcinol-bis-(diphenylphosphat) (RDP) und die daraus abgeleiteten Oligomere sowie Bisphenol-A-bis-diphenylphosphat (BDP) und die daraus abgeleiteten Oligomere, ferner organische und anorganische Phosphonsäurederivate und deren Salze, organische und anorganische Phosphinsäurederivate und deren Salze, insbesondere Metalldialkylphosphinate wie z. B. Aluminium-tris[dialkylphosphinate] oder Zink-bis[dialkylphosphinate], außerdem roter Phosphor, Phosphite, Hypophosphite, Phospinoxide, Phosphazene, Melaminpyrophosphat und deren Mischungen. Als Stickstoffverbindungen kommen solche aus der Gruppe der Allantoin-, Cyanursäure-, Dicyandiamid, Glycouril-, Guanidin-Ammonium- und Melaminderivate, bevorzugt Allantoin, Benzoguanamin, Glykouril, Melamin, Kondensationsprodukte des Melamins z. B. Melem, Melam oder Melom bzw. höher kondensierte Verbindungen dieses Typs und Addukte des Melamins mit Säuren wie z. B. mit Cyanursäure (Melamincyanurat), Phosphorsäure (Melaminphosphat) oder kondensierten Phosphorsäuren (z. B. Melaminpolyphosphat) in Frage. Als Synergisten sind z. B. Antimonverbindungen, insbesondere Antimontrioxid, Natriumantimonat und Antimonpentoxid, Zinkverbindungen wie z. B. Zinkborat, Zinkoxid, Zinkphosphat und Zinksulfid, Zinnverbindungen wie z. B. Zinnstannat und Zinnborat sowie Magnesiumverbindungen wie z. B. Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat und Magensiumborat geeignet. Auch können dem Flammschutzmittel sogenannte Kohlenstoffbildner wie z. B. Phenol-Formaldehydharze, Polycarbonate, Polyphenylether, Polyimide, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyphenylosulfide und Polyetherketone sowie Antitropfmittel wie Tetrafluorethylenpolymerisate zugesetzt werden.
In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform können die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Organoblechstrukturbauteile einzusetzenden Polymer-Formmassen zusätzlich zu den Komponenten A) und B) und C) und/oder D) oder anstelle von C) und/oder D) noch gegebenenfalls

E) 0,001 bis 80 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 2 bis 19 Gew.-Teile, insbesondere bevorzugt 9 bis 15 Gew.-Teile mindestens eines Elastomermodifikators enthalten.

Die als Komponente E) einzusetzenden Elastomermodifikatoren umfassen ein oder mehrere Pfropfpolymerisate von

E.1 5 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-%, wenigstens eines Vinylmonomeren auf
E.2 95 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 10 Gew.-% einer oder mehrerer Pfropfgrundlagen mit Glasübergangstemperaturen < 10°C, vorzugsweise < 0°C, besonders bevorzugt < –20°C.

Die Pfropfgrundlage E.2 hat im allgemeinen eine mittlere Teilchengröße (d₅₀-Wert) von 0,05 bis 10 μm, vorzugsweise 0,1 bis 5 μm, besonders bevorzugt 0,2 bis 1 μm.
Monomere E.1 sind vorzugsweise Gemische aus

E.1.1 50 bis 99 Gew.-% Vinylaromaten und/oder kernsubstituierten Vinylaromaten (wie beispielsweise Styrol, α-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Chlorstyrol) und/oder Methacrylsäure-(C₁-C₈)-Alkylester (wie z. B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat) und
E.1.2 1 bis 50 Gew.-% Vinylcyanide (ungesättigte Nitrile wie Acrylnitril und Methacrylnitril) und/oder (Meth)Acrylsäure-(C₁-C₈)-Alkylester (wie z. B. Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, t-Butylacrylat) und/oder Derivate (wie Anhydride und Imide) ungesättigter Carbonsäuren (beispielsweise Maleinsäureanhydrid und N-Phenyl-Maleinimid).

Bevorzugte Monomere E.1.1 sind ausgewählt aus mindestens einem der Monomere Styrol, α-Methylstyrol und Methylmethacrylat, bevorzugte Monomere E.1.2 sind ausgewählt aus mindestens einem der Monomere Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid und Methylmethacrylat.
Besonders bevorzugte Monomere sind E.1.1 Styrol und E.1.2 Acrylnitril.
Für die in den Elastomermodifikatoren E) einzusetzenden Pfropfpolymerisate geeignete Pfropfgrundlagen E.2 sind beispielsweise Dienkautschuke, EP(D)M-Kautschuke, also solche auf Basis Ethylen/Propylen und gegebenenfalls Dien, Acrylat-, Polyurethan-, Silikon-, Chloropren und Ethylen/Vinylacetat-Kautschuke.
Bevorzugte Pfropfgrundlagen E.2 sind Dienkautschuke (z. B. auf Basis Butadien, Isopren etc.) oder Gemische von Dienkautschuken oder Copolymerisate von Dienkautschuken oder deren Gemischen mit weiteren copolymerisierbaren Monomeren (z. B. gemäß E.1.1 und E.1.2), mit der Maßgabe, dass die Glasübergangstemperatur der Komponente E.2 bei < 10°C, vorzugsweise bei < 0°C, besonders bevorzugt bei < –10°C liegt.
Besonders bevorzugte Propfgrundlagen E.2 sind z. B. ABS-Polymerisate (Emulsions-, Masse- und Suspensions-ABS), wie sie z. B. in der DE-A 2 035 390 (= US-A 3 644 574 ) oder in der DE-A 2 248 242 (= GB-A 1 409 275 ) bzw. in Ullmann, Enzyklopädie der Technischen Chemie, Bd. 19 (1980), S. 280 ff. beschrieben sind. Der Gelanteil der Pfropfgrundlage E.2 beträgt bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 40 Gew.-% (in Toluol gemessen).
Die Elastomermodifikatoren bzw. Pfropfpolymerisate E) werden durch radikalische Polymerisation, z. B. durch Emulsions-, Suspensions-, Lösungs- oder Massepolymerisation, vorzugsweise durch Emulsions- oder Massepolymerisation hergestellt.
Besonders geeignete Pfropfkautschuke sind auch ABS-Polymerisate, die durch Redox-Initiierung mit einem Initiatorsystem aus organischem Hydroperoxid und Ascorbinsäure gemäß US-A 4 937 285 hergestellt werden.
Da bei der Pfropfreaktion die Pfropfmonomeren bekanntlich nicht unbedingt vollständig auf die Pfropfgrundlage aufgepfropft werden, werden erfindungsgemäß unter Pfropfpolymerisaten E) auch solche Produkte verstanden, die durch (Co)Polymerisation der Pfropfmonomere in Gegenwart der Pfropfgrundlage gewonnen werden und bei der Aufarbeitung mit anfallen.
Geeignete Acrylatkautschuke basieren auf Pfropfgrundlagen E2, die vorzugsweise Polymerisate aus Acrylsäurealkylestern, gegebenenfalls mit bis zu 40 Gew.-%, bezogen auf E.2 anderen polymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomeren. Zu den bevorzugten polymerisierbaren Acrylsäureestern gehören C₁-C₈-Alkylester, beispielsweise Methyl-, Ethyl-, Butyl-, n-Octyl- und 2-Ethylhexylester; Halogenalkylester, vorzugsweise Halogen-C₁-C₈-alkyl-ester, wie Chlorethylacrylat sowie Mischungen dieser Monomeren.
Zur Vernetzung können Monomere mit mehr als einer polymerisierbaren Doppelbindung copolymerisiert werden. Bevorzugte Beispiele für vernetzende Monomere sind Ester ungesättigter Monocarbonsäuren mit 3 bis 8 C-Atomen und Ester ungesättigter einwertiger Alkohole mit 3 bis 12 C-Atomen oder gesättigter Polyole mit 2 bis 4 OH-Gruppen und 2 bis 20 C-Atomen, wie z. B. Ethylenglykoldimethacrylat, Allylmethacrylat; mehrfach ungesättigte heterocyclische Verbindungen, wie z. B. Trivinyl- und Triallylcyanurat; polyfunktionelle Vinylverbindungen, wie Di- und Trivinylbenzole; aber auch Triallylphosphat und Diallylphthalat.
Bevorzugte vernetzende Monomere sind Allylmethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Diallylphthalat und heterocyclische Verbindungen, die mindestens drei ethylenisch ungesättigte Gruppen aufweisen.
Besonders bevorzugte vernetzende Monomere sind die cyclischen Monomere Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triacryloylhexahydro-s-triazin oder Triallylbenzole. Die Menge der vernetzten Monomere beträgt vorzugsweise 0,02 bis 5, insbesondere 0,05 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Pfropfgrundlage E.2.
Bei cyclischen vernetzenden Monomeren mit mindestens drei ethylenisch ungesättigten Gruppen ist es vorteilhaft, die Menge auf unter 1 Gew.-% der Pfropfgrundlage E.2 zu beschränken.
Bevorzugte ”andere” polymerisierbare, ethylenisch ungesättigte Monomere, die neben den Acrylsäureestern gegebenenfalls zur Herstellung der Pfropfgrundlage E.2 dienen können, sind z. B. Aciylnitril, Styrol, α-Methylstyrol, Acrylamide, Vinyl-C₁-C₆-alkylether, Methylmethacrylat, Butadien. Bevorzugte Acrylatkautschuke als Pfropfgrundlage E.2 sind Emulsionspolymerisate, die einen Gelgehalt von mindestens 60 Gew.-% aufweisen.
Weitere geeignete Pfropfgrundlagen gemäß E.2 sind Silikonkautschuke mit pfropfaktiven Stellen, wie sie in den DE-A 3 704 657 (= US 4 859 740 ), DE-A 3 704 655 (= US 4 861 831 ), DE-A 3 631 540 (= US 4 806 593 ) und DE-A 3 631 539 (= US 4 812 515 ) beschrieben werden.
Neben Elastomermodifikatoren, die auf Propfpolymeren beruhen, können ebenfalls nicht auf Propfpolymeren basierende Elastomermodifikatoren als Komponente E) eingesetzt werden, die Glasübergangstemperaturen < 10°C, vorzugsweise < 0°C, besonders bevorzugt < –20°C aufweisen.
Hierzu können z. B. Elastomere mit einer Blockcopolymerstruktur gehören. Hierzu können weiterhin z. B. thermoplastisch aufschmelzbare Elastomere gehören. Beispielhaft und bevorzugt sind hier EPM-, EPDM- und/oder SEBS-Kautschuke genannt.
In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform können die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Organoblechstrukturbauteile einzusetzenden Polymer-Formmassen zusätzlich zu den Komponenten A) und B) und C) und/oder D) und/oder E) oder anstelle von C), D) oder E) noch gegebenenfalls

F) 0,001 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 0,05 bis 3 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,9 Gew.-Teile weitere übliche Additive enthalten.

Übliche Additive im Sinne der vorliegenden Erfindung sind z. B. Stabilisatoren (zum Beispiel UV-Stabilisatoren, Thermostabilisatoren, Gammastrahlenstabilisatoren), Antistatika, Fließhilfsmittel, Entformungsmittel, weitere Brandschutzadditive, Emulgatoren, Nukleierungsmittel, Weichmacher, Gleitmittel, Farbstoffe, Pigmente und Additive zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Die genannten und weitere geeignete Additive sind zum Beispiel beschrieben in Gächter, Müller, Kunststoff-Additive, 3. Ausgabe, Hauser-Verlag, München, Wien, 1989 und im Plastics Additives Handbook, 5th Edition, Hanser-Verlag, München, 2001. Die Additive können alleine oder in Mischung bzw. in Form von Masterbatchen eingesetzt werden.
Als Stabilisatoren werden bevorzugt sterisch gehinderte Phenole, Hydrochinone, aromatische sekundäre Amine wie z. B. Diphenylamine, substituierte Resorcine, Salicylate, Benzotriazole und Benzophenone, sowie verschiedene substituierte Vertreter dieser Gruppen und deren Mischungen eingesetzt.
Als Pigmente bzw. Farbstoffe werden bevorzugt Titandioxid, Zinksulfid, Ultramarinblau, Eisenoxid, Ruß, Phthalocyanine, Chinacridone, Perylene, Nigrosin und Anthrachinone eingesetzt.
Als Nukleierungsmittel werden bevorzugt Natrium- oder Calciumphenylphosphinat, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid sowie Talkum, besonders bevorzugt Talkum eingesetzt.
Als Gleit- und Entformungsmittel werden bevorzugt Esterwachse, Pentaerytritoltetrastearat (PETS), langkettige Fettsäuren (z. B. Stearinsäure oder Behensäure) oder Fettsäureester, deren Salze (z. B. Ca- oder Zn-Stearat) sowie Amidderivate (z. B. Ethylen-bis-stearylamid) oder Montanwachse (Mischungen aus geradkettigen, gesättigten Carbonsäuren mit Kettenlängen von 28 bis 32 C-Atomen) sowie niedermolekulare Polyethylen- bzw. Polypropylenwachse eingesetzt.
Als Weichmacher werden bevorzugt Phthalsäuredioctylester, Phthalsäuredibenzylester, Phthalsäurebutylbenzylester, Kohlenwasserstofföle, N-(n-Butyl)benzolsulfonamid eingesetzt.
Als Additive zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit werden bevorzugt Ruße, Leitfähigkeitsruße, Carbonfibrillen, nanoskalige Graphitfasern oder Kohlenstofffasern, Graphit, leitfähige Polymere, Metallfasern sowie andere übliche Additive zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit zugesetzt. Als nanoskalige Fasern können bevorzugt sogenannte „single wall Kohlenstoff-Nanotubes” oder „multi wall Kohlenstoff-Nanotubes” (z. B. der Firma Hyperion Catalysis) eingesetzt werden.
In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform können die Polyamid-Formmassen zusätzlich zu den Komponenten A) und B) und C), und/oder D), und/oder E), und/oder F) oder anstelle von C), D), E) oder F) noch gegebenenfalls

G) 0,5 bis 30 Gew.-Teile, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 2 bis 10 Gew.-Teile und höchst bevorzugt 3 bis 7 Gew.-Teile Verträglichkeitsvermittler (Compatibilizer/Kompatibilisator) enthalten.

Als Verträglichkeitsvermittler werden vorzugsweise thermoplastische Polymere mit polaren Gruppen eingesetzt.
Erfindungsgemäß können demgemäß Polymere zum Einsatz kommen, die

G.1 ein vinylaromatisches Monomer,
G.2 wenigstens ein Monomer ausgewählt aus der Gruppe C₂ bis C₁₂-Alkylmethacrylate, C₂ bis C₁₂-Alkylacrylate, Methacrylnitrile und Acrylnitrile und
G.3 α,β-ungesättigte Komponenten enthaltend Dicarbonsäureanhydride enthalten.

Vorzugsweise werden als Komponente G.1, G.2 und G.3 Terpolymere der genannten Monomeren eingesetzt. Demgemäß kommen vorzugsweise Terpolymere von Styrol, Acrylnitril und Maleinsäureanhydrid zum Einsatz. Diese Terpolymere tragen insbesondere zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit und Reißdehnung bei. Die Menge an Maleinsäureanhydrid in dem Terpolymer kann in weiten Grenzen schwanken. Vorzugsweise beträgt die Menge 0,2 bis 5 Mol.-%. Besonders bevorzugt sind Mengen zwischen 0,5 und 1,5 Mol.-%. In diesem Bereich werden besonders gute mechanische Eigenschaften bezüglich Zugfestigkeit und Reißdehnung erzielt.
Das Terpolymer kann auf bekannte Weise hergestellt werden. Eine geeignete Methode ist das Lösen von Monomerkomponenten des Terpolymers, z. B. des Styrols, Maleinsäureanhydrids oder Acrylnitrils in einem geeigneten Lösemittel, z. B. Methylethylketon (MEK). Zu dieser Lösung werden ein oder gegebenenfalls mehrere chemische Initiatoren hinzugesetzt. Bevorzugte Initiatoren sind Peroxide. Sodann wird das Gemisch für mehrere Stunden bei erhöhten Temperaturen polymerisiert. Anschließend werden das Lösemittel und die nicht umgesetzten Monomere in bekannter Weise entfernt.
Das Verhältnis zwischen der Komponente G.1 (vinylaromatisches Monomer) und der Komponente G.2, z. B. dem Acrylnitrilmonomer in dem Terpolymer liegt vorzugsweise zwischen 80:20 und 50:50.
Als vinylaromatisches Monomer G.1 ist Styrol besonders bevorzugt. Für die Komponente G.2 ist besonders bevorzugt Acrylnitril geeignet. Als Komponente G.3 ist besonders bevorzugt Maleinsäureanhydrid geeignet.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Verträglichkeitsvermittler G) sind in den EP-A 0 785 234 (= US 5 756 576 ) und EP-A 0 202 214 (= US 4 713 415 ) beschrieben. Erfindungsgemäß bevorzugt sind insbesondere die in der EP-A 0 785 234 genannten Polymere.
Die Verträglichkeitsvermittler können in Komponente G) allein oder in beliebiger Mischung untereinander enthalten sein.
Eine weitere, als Verträglichkeitsvermittler besonders bevorzugte Substanz ist ein Terpolymer von Styrol und Acrylnitril im Gewichtsverhältnis 2,1:1 enthaltend 1 Mol.-% Maleinsäureanhydrid. Komponente G) wird insbesondere dann eingesetzt, wenn die Formmasse Pfropfpolymerisate, wie unter E) beschrieben, enthält.
Erfindungsgemäß ergeben sich folgende bevorzugte Kombinationen der Komponenten in Polymer-Formmassen zwecks Einsatz in Leichtbauteilen auf Hybridbasis:
A,B; A,B,C; A,B,D; A,B,E; A,B,F; A,B,G; A,B,C,D; A,B,C,E; A,B,C,F; A,B,C,G; A,B,D,E; A,B,D,F; A,B,D,G; A,B,E,F; A,B,E,G; A,B,F,G; A,B,C,D,E; A,B,C,D,G; A,B,C,F,G; A,B,E,F,G; A,B,D,F,G; A,B,C,D,E,F; A,B,C,D,E,G; A,B,D,E,F,G; A,B,C,E,F,G; A,B,C,D,E,G; A,B,C,D,E,F,G.
Die aus den eingesetzten Polymer-Formmassen erfindungsgemäß herzustellenden Leichtbauteile auf Basis eines Organoblechstrukturbauteils zeichnen sich durch einen außerordentlich festen Verbund des Organoblech-Grundkörpers mit dem Thermoplasten aus. Sie weisen zudem eine hohe Schlagzähigkeit sowie ein ungewöhnlich hohes Elastizitätsmoduls von rund 19 000 MPa bei Raumtemperatur auf. Im Falle des Einsatzes von Polyamid in Kombination beispielsweise mit einer Komponente B1) lässt sich der Gehalt an Glasfasern von 30 Gew.-% auf 60 Gew.-% verdoppeln, was zu einer doppelt so hohen Steifigkeit eines daraus hergestellten Leichtbauteils auf Basis eines Organoblechstrukturbauteils führt. Die Dichte der Polymer-Formmasse erhöht sich dabei überraschenderweise lediglich um ca. 15–20%. Dies erlaubt die deutliche Reduktion der Wanddicken der Bauteilkomponenten bei gleicher mechanischer Performance mit deutlich reduzierten Fertigungskosten. KFZ-Frontends, eine Standard-Anwendung der Hybridtechnik, können somit leichter und oder steifer konstruiert werden, was mit einer Gewichts- und Fertigungskostenreduktion von 30–40% gegenüber einem konventionell gefertigten Bauteil einhergeht.
Erfindungsgemäß herzustellende Leichtbauteile auf Basis eines erfindungsgemäßen Organoblechstrukturbauteils unter Einsatz fließverbesserter Formmassen, die im Falle des Einsatzes eines schalenförmigen Grundkörpers Außen- oder Innenraum Verstärkungsstrukturen, bevorzugt in Rippenform, aufweisen, welche mit dem Grundkörper fest verbunden sind und die aus angespritztem Thermoplasten bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, sind daher in den Bereichen Schiffsbau, Flugzeugbau, Automotive und Non-Automotive, bevorzugt als Fabrzeugteile (automotive Bereich), in tragenden Teilen von Büromaschinen, Haushaltsmaschinen oder andere Maschinen, in Konstruktionselementen für Dekorationszwecke, Treppenstufen, Fahrtreppenstufen oder Kanaldeckeln einsetzbar.
Bevorzugt erfolgt ihr Einsatz in Kraftfahrzeugen als Dachstrukturen, bestehend beispielsweise aus Dachrahmen, Dachspriegel und/oder Dachspitzen, für Säulenstrukturen, z. B. A-, B- und/oder C-Säu1e, für Fahrwerk-Strukturen, bestehend beispielsweise aus Achsschenkel, Koppelstange, Querlenker und/oder Stabilisatoren, für Längsträgerstrukturen, beispielsweise bestehend aus Längsträger und/oder Schweller, für Vorderwagenstrukturen, bestehend beispielsweise aus Frontends, Vorderwagenmodul, Scheinwerferrahmen, Schlossträger, Querträger, Kühlerträger und/oder Montageträger, für Pedalstrukturen, beispielsweise bestehend aus Brems-, Gas- und Kupplungspedal, Pedalbock und/oder Pedalmodul, für Türen- und Klappenstrukturen, beispielsweise vordere und hintere Fahrer- und Beifahrertüren, Heckklappen und/oder Motorhaube, für Instrumententafelträgerstrukturen, bestehend beispielsweise aus Querträger, Instrumententafelträger und/oder Cockpitträger, für Ölwannen, beispielsweise Getriebeölwannen und/oder Ölmodule, für Sitzstrukturen, beispielsweise bestehend aus Sitzlehnenstruktur, Rückenlehnenstruktur, Sitzwannenstruktur, Gurtholm und/oder Armlehnen, komplette Frontends, Fußgängerschutz Beam, reine Schlossbrücken für Motorhauben oder Kofferraumdeckel, Dachspriegel vorne, Dachspriegel hinten, Dachrahmen, Dachmodule (gesamtes Dach), Schiebedach-Trägerteile, Armaturentafelträgerteile (Cross Car Beam), Lenkstockhalter, Feuerwand, Pedale, Pedalblöcke, Schaltblöcke von Getrieben, A-, B-, C-Säulen, B-Säulenmodule, Längsträger, Knotenelemente zum Verbinden von Längsträgern und B-Säulen, Knotenelemente zum Verbinden von A-Säule und Querträger, Knotenelemente zum Verbinden von A-Säule, Querträger und Längsträger, Querträgern, Kotflügelbänke, Kotflügelmodule, Crash Boxen, Rear Ends, Reserveradmulden, Motorhauben, Motorabdeckungen, Wasserkastenbank, Motorversteifungen (Versteifung Vorderwagen), Fahrzeugboden, Bodenversteifungen, Sitzversteifung, Bodenversteifungen, Sitzquerträger, Heckklappen, Fahrzeugrahmen, Sitzstrukturen, Rückenlehnen, Sitzschalen, Rücksitzlehnen mit und ohne Gurtintegration, Hutablagen, Sitzquerträger, Ventildeckel, Lagerschilde für Lichtmaschinen oder Elektromotoren, komplette Fahrzeugtürstrukturen, Seitenaufprallträger, Modulträger, Ölwannen, Getriebeölwannen, Ölmodule, Scheinwerferrahmen, Schweller, Schwellerverstärkungen, Fahrwerkskomponenten sowie Motorrollerrahmen.
Bevorzugter Einsatz der erfindungsgemäßen Leichtbauteile auf Basis eines Organoblechstrukturbauteils unter Einsatz fließverbesserter Formmassen im non automotive Bereich, ist in E/E Geräten, Haushaltsgeräten, Möbeln, Heizthermen, Einkaufswagen, Regale, Treppenstufen, Fahrtreppenstufen, Kanaldeckeln.
Selbstverständlich eignen sich die erfindungsgemäßen Leichtbauteile auf Basis eines Organoblechstrukturbauteils unter Einsatz fließverbesserter Formmassen aber auch zum Einsatz in Bahnfahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen, Schlitten, Motorrollern oder sonstigen Fortbewegungsmitteln, wo es auf leichte jedoch stabile Konstruktionen ankommt.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können nach üblichen formgebenden Verfahren, beispielsweise durch Spritzguss oder Extrusion, zu den erfindungsgemäßen Organoblechstrukturbauteilen verarbeitet werden. Besonders bevorzugt ist die Spritzgießverarbeitung.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb auch ein Verfahren zur Herstellung eines Organoblechsturkturbauteils mit einem Verstärkungsstrukturen aufweisenden Grundkörper aus Organoblech, wobei die Verstärkungsstrukturen mit dem Organoblech Grundkörper fest verbunden sind und aus angespritztem Polymer bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägersubstanz Polymer-Formmassen enthaltend

A) 99,99 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teile Thermoplast und
B) 0,01 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-Teile eines Fließverbesserers eingesetzt werden und als Fließverbesserer wenigstens eine Komponente der Reihe B1), B2), B3) oder B4) eingesetzt wird, worin
B1) für ein Copolymerisat aus mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem α-Olefin, mit mindestens einem Methacryslsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise eines aliphatischen Alkohols mit 1–30 Kohlenstoffatomen, dessen MFI (Melt Flow Index) 100 g/10 min nicht unterschreitet und der MFI bei 190°C und einer Belastung von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wird, steht,
B2) für ein hoch- oder hyperverzweigtes Polycarbonat mit einer OH-Zahl von 1 bis 600 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2) steht,
B3) für einen hoch- oder hyperverzweigten Polyester des Typs A_xB_y mit x mindestens 1,1 und y mindestens 2,1 steht und
B4) für einen Polyalkylenglykolester (PAGE) mit niedrigem Molekulargewicht der allgemeinen Formel (I) R-COO-(Z-O)_nOC-R (I) steht, worin R für eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, Z für eine verzweigte oder geradkettige C₂ bis C₁₅ Alkylengruppe steht und n für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht, oder dass als Thermoplasten Polyamide mit makromolekularen Ketten mit sternförmiger Struktur und lineare makromolekularen Ketten in üblichen formgebenden Verfahren, bevorzugt im Spritzgussverfahren oder Extrusionsverfahren eingesetzt werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist aber auch ein Verfahren zur Reduktion des Gewichts von Bauteilen, bevorzugt von Fahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen aller Art, dadurch gekennzeichnet, dass man Leichtbauteile auf Basis eines Organoblechstrukturbauteils unter Einsatz fließverbesserter Formmassen mit einem Verstärkungsstrukturen aufweisenden Grundkörper aus Organoblech, wobei die Verstärkungsstrukturen mit dem Grundkörper fest verbunden sind und aus angespritztem Polymer bestehen, und Polymer-Formmassen enthaltend

A) 99,99 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teile Thermoplast und
B) 0,01 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-Teile eines Fließverbesserers eingesetzt werden und als Fließverbesserer wenigstens eine Komponente der Reihe B1), B2), B3) oder B3) eingesetzt wird, worin
B1) für ein Copolymerisat aus mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem α-Olefin, mit mindestens einem Methacrylsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise eines aliphatischen Alkohols mit 1–30 Kohlenstoffatomen, dessen MFI (Melt Flow Index) 100 g/10 min nicht unterschreitet und der MFI bei 190°C und einer Belastung von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wird, steht
B2) für ein hoch- oder hyperverzweigtes Polycarbonat mit einer OH-Zahl von 1 bis 600 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2), steht,
B3) für einen hoch- oder hyperverzweigten Polyester des Typs A_xB_y mit x mindestens 1,1 und y mindestens 2,1 steht und
B4) für einen Polyalkylenglykolester (PAGE) mit niedrigem Molekulargewicht der allgemeinen Formel (I) R-COO-(Z-O)_nOC-R (I) steht, worin R für eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, Z für eine verzweigte oder geradkettige C₂ bis C₁₅ Alkylengruppe steht und n für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht.

Fester Formschluss im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass das extrudierte Polymer über Mikrostrukturen in der Oberfläche des Organoblech-Grundkörpers eine feste Verbindung mit diesem eingeht. Gemäß EP-A 0 370 342 ist ein fester Formschluss sinngemäß das Gegenstück zu einem losen Formschluss und bedeutet ohne Spiel. Der Begriff Formschluss selber bedeutet, dass der formschließende Querschnitt unter Last zerstört werden muss um die verbundenen Teilstücke, hier Aluminium Grundkörper und Thermoplast voneinander zu trennen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird dieser Formschluss zusätzlich durch Öffnungen im Grundkörper unterstützt oder gesteigert, indem durch diese der Thermoplast hindurch gepresst wird und auf der Gegenseite der Öffnungen über die Kanten der Öffnungen hinaus fließt um beim Erstarren einen festen Formschluss zu ergeben. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können aber auch in einem zusätzlichen Arbeitsschritt die über die Öffnungen hinausragenden Grate nochmals mit einem Werkzeug derart bearbeitet werden, dass der Formschluss zusätzlich gesteigert wird. Auch das nachträgliche Einkleben mit Klebemitteln oder mit einem Laser wird unter dem Begriff ”fest verbunden” verstanden. Der feste Formschluss kann aber auch durch Umfließen (Umgurten) des Grundkörpers erfolgen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind aber auch Fahrzeuge oder sonstige Fortbewegungsmittel, besonders Kraftfahrzeuge, Bahnfahrzeuge, Flugzeug, Schiffe, Schlitten oder Motorroller, enthaltend ein Leichtbauteil auf Basis eines Organoblechstrukturbauteils unter Einsatz fließverbesserter Formmassen, dadurch gekennzeichnet, dass man Polymer-Formmassen enthaltend

A) 99,99 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teile Thermoplast und
B) 0,01 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-Teile eines Fließverbesserers der Reihe B1), B2), B3) oder B4) einsetzt und
B1) für ein Copolymerisat aus mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem α-Olefin, mit mindestens einem Methacrylsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise eines aliphatischen Alkohols mit 3–50 Kohlenstoffatomen dessen MFI 100 g/10 min nicht unterschreitet, wobei der MFI (Melt Flow Index) bei 190°C und einem Prüfgewicht von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wird, steht
B2) für ein hoch- oder hyperverzweigtes Polycarbonat mit einer OH-Zahl von 1 bis 600 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2), steht,
B3) für einen hoch- oder hyperverzweigten Polyester des Typs A_xB_y mit x mindestens 1,1 und y mindestens 2,1 steht und
B4) für einen Polyalkylenglykolester (PAGE) mit niedrigem Molekulargewicht der allgemeinen Formel (I) R-COO-(Z-O)_nOC-R (I) steht, worin R für eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, Z für eine verzweigte oder geradkettige C₂ bis C₁₅ Alkylengruppe steht und n für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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DIN 53240, Teil 2 [0276]
DIN 53240, Teil 2 [0279]

Claims

Organoblechstrukturbauteil aus Polymer umspritztem Organoblech, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägersubstanz Polymer-Formmassen enthaltend A) 99,99 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teile Thermoplast und B) 0,01 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-Teile eines Fließverbesserers der Reihe B1), B2), B3) oder B4) einsetzt und B1) für ein Copolymerisat aus mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem α-Olefin, mit mindestens einem Methacrylsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise eines aliphatischen Alkohols mit 3–50 Kohlenstoffatomen dessen MFI 100 g/10 min nicht unterschreitet, wobei der MFI (Melt Flow Index) bei 190°C und einem Prüfgewicht von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wird, steht, B2) für ein hoch- oder hyperverzweigtes Polycarbonat mit einer OH-Zahl von 1 bis 600 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2), steht, B3) für einen hoch- oder hyperverzweigten Polyester des Typs A_xB_y mit x mindestens 1,1 und y mindestens 2,1 steht und B4) für einen Polyalkylenglykolester (PAGE) mit niedrigem Molekulargewicht der allgemeinen Formel (I) R-COO-(Z-O)_nOC-R (I) steht, worin R für eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, Z für eine verzweigte oder geradkettige C₂ bis C₁₅ Alkylengruppe steht und n für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht, eingesetzt werden oder dass unabhängig vom Einsatz einer Komponente B) als Thermoplasten Polyamide mit makromolekularen Ketten mit sternförmiger Struktur und linearen makromolekularen Ketten eingesetzt werden.
Organoblechstrukturbauteile gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Einsatzes von Polyamiden mit makromolekularen Ketten mit sternförmiger Struktur und linearen makromolekularen Ketten man dies aus einem Gemisch von a) Monomere der allgemeinen Formel (X) R₁-(-D-Z)_m, b) Monomere der allgemeinen Formeln (XIa) X-R₂-Y und (XIb) R₂-NH-C=O, c) Monomere der allgemeinen Formel (XII) Z-R₃-Z umfasst, worin R₁ ein linearer oder cyclischer, aromatischer oder aliphatischer Kohlenstoffrest ist, der wenigstens zwei Kohlenstoffatome umfasst und Heteroatome umfassen kann, D eine kovalente Bindung oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, Z einen primären Aminrest oder eine Carboxylruppe darstellt, R₂ und R₃ die gleich oder verschieden sind, aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische, substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffreste darstellen, die 2 bis 20 Kohlenstoffatome umfassen und Heteroatome umfassen können und Y ein primärer Aminrest ist, wenn X ein Carbonylrest darstellt, oder Y ein Carbonylrest ist, wenn X einen primären Aminrest darstellt, wobei m eine ganze Zahl zwischen 3 und 8 ist.
Organoblechstrukturbauteile gemäß der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Formschluss zwischen angespitztem Thermoplasten und dem Organoblech zusätzlich über diskrete Verbindungsstellen über Durchbrüche im Organoblech Grundkörper, durch welche der Thermoplast hindurch und über die Flache der Durchbrüche hinausreicht, erfolgt.
Organoblechstrukturbauteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Organoblech Grundkörper eine schalenförmige Form aufweist.
Organoblechstrukturbauteile gemäß der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu ihrer Herstellung Formmassen eingesetzt werden, die zusätzlich zu den Komponenten A) und B) noch C) 0,001 bis 75 Gew.-Teile eines Füll- oder Verstärkungsstoffes enthalten.
Organoblechstrukturbauteile gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Füll- oder Verstärkungsstoff Glasfasern eingesetzt werden.